Jorden i fremtiden [19] 8290388993, 8290388462 [PDF]

Zitiervorschau

VITENSKAPENS VERDEN

JORDEN I FREMTIDEN Redaksjon: Nigel Calder og John Newell Norsk oversettelse: Torill Gundersen Faleide

ILLUSTRERT VITENSKAPS BIBLIOTEK

Innhold Forord

3

Verdensrommet

1 2 3 4 5

Alt har en teori Astronomiens grenser Erobringen av rommet Romtrafikk Intelligens i rommet

5 13 19 37 51

Jorden 6 7 8 9 10

Gaia Nye måter å studere jorden på Naturkatastrofer Forvaltning av jorden Genteknologi

Ordliste Register

61

69 81 91 113

125 126

VITENSKAPENS VERDEN □ «Jorden i fremtiden» □ Norsk utgave ® Norsk Fogtdal A/S 1990 □ Norsk redaksjon: May Britt Stamsø og Ole Skau Jakob­ sen □ Oversatt av Torill Gundersen Faleide □ Engelsk originaltittel: «Future Earth» □ © Equinox (Oxford) Ltd. 1988 □ Redaksjon: Nigel Calder og John Newell □ Konsulenter: Professor Jack Good, Professor André Lebeau og Professor James Lovelock □ Forfattere: Michael Allaby, Peter Beer, Nigel Calder, Professor Paul Davies, Dr. Anthony Martin, John Newell, Professor M. D. Papagiannis, Professor J. V. Smith, Lloyd Timberlake og Professor Sir David Weatherail □ Sats: Laursen Tønder □ Trykk: DanskHeatset Rotation 1/S, Odense □ ISBN 82-90388-99-3 (24 bind komplett) ISBN 82-90388-46-2 (bind 19, «Jorden i fremtiden»)

Forord Overbefolkning, energikrise, ødeleggelse og utpining av menneskets naturlige omgivelser ser ut til å bli vår virkelighet hvis den nåværende teknologiske politik­ ken fortsetter. Jordens befolkning blir i stadig større grad oppmerksom på konsekvensene av denne utvik­ lingen. Fra forskjellige hold kommer initiativ for å snu utviklingen. Denne boken handler om noen av disse initiativene. De strekker seg fra nye dyrkningsmetoder til mulighetene for å flytte det menneskelige liv bort fra jorden - og ut i rommet. Utgangspunket er en ganske ny oppfatning av sam­ menhengen mellom levende organismer og deres om­ givelser. Gaia-teorien, som omtales i denne boken, går ut på at organismene og deres «døde» omverden regu­ lerer hverandre. Hvis verden utsettes for endringer, re­ agerer organismene med mottiltak. Denne streben et­ ter stabilitet har man i over hundre år kjent i forbindel­ se med fysiske fenomener, men den har ikke tidligere vært satt i forbindelse med systemer av jordens størrel­ se bebodd med levende organismer. Menneskets overgrep mot jordens natur og ressurser er ekstra alvorlige, ettersom de griper inn i de meka­ nismene som regulerer økologien. De fleste av oss er klar over at hugging av regnskogene har en avgjøren­ de betydning for klimaet og oksygenproduksjonen. Andre meget aktuelle overgrep mot kloden er utslipp av freon, som bryter ned ozonlaget, industriavfall og eksos fra biler. Forbrenning av fossile brennstoff som kull, olje og gass, forskyver en hårfin balanse i atmo­ sfærens sammensetning. Drivhuseffekten er kanskje bare ett av resultatene. Mottiltak må settes inn for å gjenopprette naturens regulering. Redusert forbren­ ning og gjenplanting av skog fører oss i riktig retning. Mulighetene for store naturkatastrofer er også en del av menneskets lodd. Først og fremst må man finne fram til pålitelig varsling om naturkatastrofer. Varslingstjenesten benytter satellitter og avansert måleutstyr. Parallelt med bedre varsling kan man innrette seg etter naturen ved å legge bebyggelse til de område­ ne der følgene av katastrofene er minimale. Det blir også gjort forsøk på å hindre naturkatastrofene. Temming av tyfoner, «smøring» av fjellsprekker i jordskjelvsoner og sprengning av meteorer på kollisjons­ kurs med jorden er ideer som diskuteres seriøst. Til alle tider har mennesket vært fascinert av univer­ sets gåte og har lekt med forestillingen om liv på pla­ netene og de fjerne stjernene. Men først i våre dager har vi redskaper til å undersøke muligheten for liv utenfor jorden. Med kraftige teleskop tilkoblet avan­

sert analyseutstyr kan man undersøke det kjemiske innholdet i stjernenes atmosfærer. Astronomen Ed­ ward P. Hubble har gitt navn til romteleskopet som kanskje innleder en ny epoke i astronomiens historie. Ved hjelp av disse og andre metoder kan man sortere ut de stjernene der fysiske og kjemiske forhold uteluk­ ker liv - i den form vi kjenner. Med enorme radioteleskop lytter vitenskapsmenn til signaler fra rommet. De kan være sendt fra fjerne sivilisasjoner. Man konsen­ trerer seg om bølgelengder som forekommer i naturli­ ge svinginger, og derfor må være likeartet i hele uni­ verset. Følgelig må de være kjent av eventuelle intelli­ gente vesener med en naturvitenskap. Også de mulige konsekvensene ved kontakt med en sivilisasjon utenfor jorden diskuteres. Forfatterne av denne boken har gode argumenter for at menneskets etiske nivå vil bli hevet ved et slikt møte. Reiser i rommet og etablering av romstasjoner på månen og i kretsløp rundt jorden eller planetene er prosjekter som USA og Sovjetunionen er i gang med. Også Japan og Europa har vist interesse for romprosjektene. Det forskes både i de tekniske systemene og i menneskets livsvilkår i rommet. Forskjellige typer romreiser krever forskjellige fremdriftssystemer. En fantastisk metode er den gode, gamle: A seile. For­ skjellen er at i verdensrommet ville man bruke solvind - lystrykket fra ulike soler i universet. Dette bindet av Vitenskapens Verden omhandler først og fremst -dlkårene for jorden og dens befolk­ ning. Første kapittel handler om ett av grunnforsknin­ gens store prosjekt: Å finne fram til én teori (Grand Unified Theories) som i samme «språk» kan forklare de fire store krefter i naturen. I bestrebelsene på å for­ stå naturens innerste vesen, er forskningen i dag i ferd med å gjøre et nytt sprang: Forskerne søker etter uni­ versets grunnleggende byggestener, som kanskje er de såkalte superstrengene. Problemene angående jordens fremtid og vår eksi­ stens på kloden kan bare løses ved samarbeid mellom forskere fra tradisjonelt forkjellige fag. Det er til og med foreslått å opprette en ny vitenskap som kunne samle alle de tradisjonelle naturvitenskapene. Uansett hvordan det skjer, er samarbeid nøkkelordet for den videre utviklingen. Både legfolk og politikere må delta i arbeidet, og debatten bør foregå på et plan der også ikke-fagfolk kan delta. Vår felles fremtid på denne klo­ den er ikke bare et anliggende for vitenskapsmenn.

Redaksjonen

Alt har en teori Elementærpartiklene... De fire grunnleggende naturkreftene... Mot en altomfattende teori... Superstrenger og supersymmetri... På leting etter superkrefter... Sorte hull... Reiser i tid

For de aller fleste synes det helt klart at verden er en organisert helhet. Rundt oss på alle kanter er det system og harmoni, fra det minste atom til de endeløse galaksene i verdensrommet. Men selv om alt synes systematisk, trenger vi en mengde forskjellige forklaringer for å forstå naturen og det som omgir oss - en gravitasjonsteori, en teori for elektromagnetisme og så videre. Mange fysi­ kere tror at det under dette mangfoldet av teorier ligger en teori som omfatter hele naturen - en teori om alt (TOE = Theory Of Everything). En slik teori ville forklare alle naturfenomen ut fra ett prinsipp. Ideen om en slik teori er like fengslende som den er vanskelig å fatte. De siste årene er det gjort så store framskritt i letingen etter en altomfattende teori at optimistiske fysikere hev­ der at teorien vil være helt utdypet i løpet av de neste 30 årene. Professor Stephen Hawking ved universitetet i Cambridge, Eng­ land, karakteriserer dette som ikke mindre enn «slutten på den teoretiske fysikken». Letingen etter de minste byggesteinene Ifølge teorien til de gamle greske filosofene Leucippus og Demokrit er all masse bygget opp av elementærpartikler. Disse «atomene» var grunnleggende i den forstand at de var udelelige og ikke kunne ødelegges. Det vi kaller et atom er slett ikke en elementærpartikkel, men et sammensatt legeme som består av en hard kjerne omgitt av en elektronsverm. Kjernene er i sin tur sammensatt av protoner og nøytroner. I tillegg er en rekke andre elementærpartikler som ikke finnes i vanlige masse oppdaget i kosmisk stråling. De er også framstilt i laboratorier ved sammenstøt mellom protoner eller elek­ troner med høy energi. Til nå har man oppdaget femti forskjellige elementærpartikler, og etter hvert som energien i forsøkene økes, oppdager man flere partikler. Til tross for det store mangfoldet av partikler, hersker det et velordnet og enkelt system i den subatomære verden. Alle atompartiklene er satt sammen av mindre enheter som kalles kvarker. Kvarkene slår seg sammen i par eller grupper på tre og danner kjernepartikler. Ut fra de kjernepartiklene vi kjenner til, må det finnes seks forskjellige kvarker, og de har fått de merkelige navne­ ne «opp», «ned», «sær», «sjarm», «topp» og «bunn». Navnene er tilfel­ dige og skal bare hjelpe oss til å få et bilde av kvarkene og skille dem fra hverandre. Alle andre partikler er tilsynelatende grunnleggende på sin egen måte, og består ikke av kvarker. Disse lettere partiklene er elektro­ nene og to lignende partikler som er litt tyngre, og tre typer såkalte nøytrinoer. Alle kalles leptoner («de lette»). Det finnes altså seks forskjellige leptoner. (Dessuten har hver partikkel en anti-partikkel med motsatte egenskaper, men samme masse.) De fleste teoretikerne mener at disse tolv partiklene er de grunnleggende byggesteine­ ne i all masse - det som de gamle grekerne kalte atom.

▲ Stephen Hawking er en matematisk fysiker som innehar den stillingen ved uni­ versitetet i Cambridge som Isaac Newton engang hadde. I likhet med sin forgjenger arbeider Hawking med gravitasjonsteorien. Han søker en matematisk beskrivelse som forener gravitasjonsteorien og kvantefysikken. Han prøver å samle fysikken.

▼ Søken etter de virkelig grunnleggende partiklene i all materie gar parallelt med søken etter en samlet teori for den fysiske verden. I dag mener vi at de gamle grekernes udelelige «atomer» er sammensatt av elektroner og kjernepartikler (protoner og nøytroner) som igjen består av to eller tre elementærpartikler eller kvarker.

6 Man kan forestille seg at kreftene mellom elementærpartiklene styres av såkalte kraftbærende partikler

▲ Pa subatomært niva vil partikler skyve og trekke i hverandre og pa den maten utveksle energi i pakker (kvanter). Disse kvantene kan i seg selv ses pa som partikler. Her virker kraften mellom to elektroner. Budbringerpartikkelen. bosonet (som i elektromagnetismen kalles foton), dannes av et elektron og overfører kraften til det andre elektronet som absorberer den. Noe tilsvaren­ de skjer i forbindelse med gra­ vitasjon. Den kraftbærende partikkelen kalles da graviton, en teoretisk nødvendighet, som ikke er påvist.

► Fysikken opererer bare med fire grunnleggende naturkref­ ter. To av dem er dagligdagse - elektromagnetismen og tyngdekraften. De to andre er knyttet til atomkjerner. Kreftenes styrke og rekke­ vidde varierer sterkt, og det samme gjelder partiklene som påvirkes av dem. Bare tyngde­ kraften påvirker alle partikler.

Naturkreftene Materien i seg selv er inaktiv. For at noe skal skje, trengs det krefter mellom partiklene. Til tross for at det finnes ekstremt mange natur­ fenomener, kan alle kjente krefter reduseres til fire grunntyper: tyngdekraft, elektromagnetisme og to kjernekrefter som vi rett og slett kaller svake og sterke kjernekrefter. Det er tyngdekraften som holder beina våre på bakken og jorden i bane rundt solen. Tyngde­ kraften er en universal, kosmisk tiltrekningskraft som virker mel­ lom planeter og stjerner, mellom stjerner og galakser og mellom forskjellige galakser. Elektromagnetismen styrer alle de andre kref­ tene vi møter til daglig. Den sørger for den kjemiske bindingen mellom atomer, og danner dermed alle stoffer i kroppen vår og omgivelsene våre. De svake kjernekreftene er vanskelig å oppdage. De forårsaker en del radioaktive spaltingsprosesser, og av og til utløser de opp­ siktsvekkende begivenheter. En slik begivenhet ble iakttatt den 26. februar 1987, da en stjerne eksploderte i Den Store Magellanske Sky - en liten galakse ca 150 000 lysår fra jorden. Det man var vitne til var en såkalt supernova, hvor kjernen i en gammel stjerne brøt fullstendig sammen og sendte ut et regn av nøytrinoer. Ved hjelp av kun de svake kjernekreftene, blåste nøytrinoene stjernens ytre lag ut i rommet. Idet stjernen ble helt oppløst, sendte den ut et kraftig lysskjær. De sterke kjernekreftene opplever vi til daglig i form av varme og lys fra solen. Solens kjerne fungerer som en smelteovn for atomkjerner, hvor kjernereaksjoner frigir store meng­ der med energi. Dette er den samme typen energi som blir frigitt ved atomsprengninger. Den svake kraften har tre forskjellige budbringerpartikler som kalles W+, W_ og Z. Z er identisk med fotonet, men har en meget stor masse. Ikke alle partiklene reagerer på alle typer krefter. I motsetning til leptonene påvirkes kvarkene av de sterke kreftene, og neutrinoene påvirkes heller ikke av de elektromagnetiske kreftene. Både leptonene og alle de tolv kvarkene reagerer imidlertid på tyngde­ kraften og de svake kreftene. Den sterke kraften som virker mellom kvarkene kalles også «fargekraften». Dette kommer av at kvarkene er utstyrt med en «fargeladning» som forklarer de forskjellige kombinasjonene av kvarker. Det er ikke snakk om virkelige farger. Det spesielle med denne kraften er at den virker mellom tre legemer, og at den, stikk i strid med andre krefter, blir sterkere etter hvert som avstanden mellom legemene øker. Man har ennå ikke klart å skille kvarkene fra hverandre, og fysikerne har derfor trukket følgende slutning: Kvarkene kan ikke eksistere på egenhånd som frie partikler.

Kraft

Partikkeltype

Rekke­ vidde

Relativ styrke

Bosonutveksling

Rolle i universet

Sterke

Kvarker

10 15m

1

Gluoner

Holder kvarkene sammen innenfor protoner og nøytroner og andre baryoner og mesoner

Elektromagnetiske

Ladete partikler

Uendelig

10-2

Fotoner

Bestemmer strukturen i atomer, molekyler, faste stoffer og væsker

Svake

Kvarker og leptoner

10 17 m

10-5

W-og Z-partikler

Bestemmer stabiliteten i atom­ kjerner, avgjørende for for­ brenningen i solen og stjernene

Gravitasjonene

Alle

Uendelig

10 -«>

Gravitoner

Samler universets masse til planeter, stjerner og galakser

▼ Elektromagnetiske krefter kan ofte vise seg pa fantasti­ ske mater, som for eksempel nar lynet slar ned. Et lynnedslag er en elektrisk utladning mellom elektronene i skyene og pa bakken. Det kraftige lysglimtet skyldes at luften blir oppvarmet av ut­ ladningen.

ALT HAR EN TEORI

7

◄ Dette fargekodete fotografi­ et av solens korona, eller ytre atmosfære, er tatt fra Skylab. Koronaens lys er et resultat av alle de fire elementære natur­ kreftene. Lyset i seg selv er elektromagnetisk stråling. Energien som forårsaker strålingen kommer fra kjerne­ reaksjoner i solens indre, hvor bade svake og sterke krefter opptrer. Og endelig er det solens tyngdekraft som holder koronaen pa plass.

8 Funn av protoner som brytes ned og oppdagelsen av magnetiske monopoler er to eksperimentelle veier å gå for å finne en altomfattende teori

▼ Det er vanlig a regne med fire forskjellige naturkrefter. Mange fysikere hevder at det finnes færre. De fire kreftene er en del av mer primitive na­ turkrefter. Ved høy energi ser elektromagnetiske og svake krefter ut til a ga sammen i en «elektrosvak» kraft. I følge enkelte forente teorier vil man fa en ytterligere sammensmel­ ting av elektrosvake og sterke krefter ved enda ikke opp­ nådde energier. Mest ambisiøs i sa mate er teorien som hevder at alle de fire kreftene vil smelte sammen til en «superkraft» nar energien blir høy nok.

Letingen etter en samlet teori Første steget på veien mot en samlet teori ble tatt i midten av det 19. århundre av de engelske forskerne Michael Faraday (17911867) og James Clerk Maxwell (1831-1879). De klarte å påvise at elektrisitet og magnetisme ikke er to uavhengige krefter, men to sider av en og samme elektromagnetiske kraft. Faraday mente at de også hadde en sammenheng med tyngdekraften, men forsøkene hans på å finne elektriske virkninger i fallende gjenstander var ikke vellykket. Først i 1920 dukket ideen om en sammenheng mellom elektro­ magnetismen og tyngdekraften opp igjen. Da hadde Albert Einstein (1879-1955) allerede foreslått en ny gravitasjonsteori som han kalte relativitetsteorien. Denne erstattet Newtons teori som hadde vært enerådende siden 1687. Inspirert av arbeidet til Einstein, fikk den tyske matematikeren Theodore Kaluza en merkelig idé. Den vanli­ ge relativitetsteorien forener tid og rom i et firedimensjonalt tidrom bilde. Kaluza lurte på hva som ville skje om man definerte relativitet i fem og ikke fire dimensjoner. Det var dette han gjorde, og til alles forundring fant man ut at den fem-dimensjonale tyngde­ kraften følger akkurat de samme lover som fire-dimensjonal tyng­ dekraft og Maxwells lover for elektromagnetiske felt. Det vil med andre ord si at tyngdekraft og elektromagnetisme automatisk for­ enes i fem dimensjoner, og at elektromagnetisme rett og slett er en slags tyngdekraft! Det var imidlertid en ulempe med teorien, og den gjaldt den femte dimensjonen. Hvorfor kan vi ikke se den? Oskar Klein fant det geniale svaret på spørsmålet. På lang avstand vil et rør se ut som en tynn tråd eller en strek. Vi oppfatter det som endimensjo­ nalt. Først når man går nærmere, ser man at det er et rør - «bildet» blir todimensjonalt, og det vi på langt hold oppfattet som et punkt på streken, viser seg å være en ring rundt røret. På samme måte vil det vi normalt oppfatter som et punkt i et tredimensjonalt rom i virkeligheten være en liten sirkel i et firedimensjonalt rom. Kaluzas femte dimensjon kunne altså eksistere, men være umulig å se - fordi den danner en liten, lukket sirkel med liten omkrets. Til tross for at det hele virker noe merkelig, tyder mye på at en eventuell fremtidig «teori om alt» vil omfatte enda flere dimensjo­ ner. Et annet viktig område når det gjelder utviklingen av en altom­ fattende teori, er bruken av symmetribetraktninger. Symmetri fin­ ner man både i kunst og arkitektur, og i naturfenomen som snøkrystaller. Fysikere trekker den konklusjonen at hele den subatomære verden, dvs elementærpartiklene og kreftene som virker mellom dem, bygger på visse abstrakte matematiske symmetrier.

▲ Abdus Salam (over) og hans kolleger Sheldon Glashow og Steven Weinberg hadde mistanke om en forbindelse mellom elektromagnetiske krefter cg svake kjernekrefter. I 1960-arene foreslo de en forening av disse kreftene i én teori. Forsøkene bekreftet at svake kjernekrefter under visse omstendigheter oppførte seg som elektromagnetiske krefter. De viste at kreftene smeltet sammen ved høye energier og resulterte i tre nye kraftbærende partikler: W*, W og Z. Disse ble først oppdaget tidlig i 1980-arene.

ALT HAR EN TEORI

▼ Forskerne leter etter protoner som brytes ned i en vanntank omgitt av fotondetektorer. Ved en protonspalting skapes et uhyre lite lysglimt (fotoner) som kan re­ gistreres av fotondetektorer i vannbeholderens vegger. Fo­ rekomsten, tid og retninger brukes til a rekonstruere et elektronisk bilde som vist pa simuleringen under. De korte, gule merkene er positroner og de grønne «Y»-ene er to fotoner. For a hindre påvirkning fra kosmisk stråling, gjøres hele forsøket i en dyp gruve.

Hakk i hæl på Glashow, Salam og Weinbergs teori om svake og elektromagnetiske krefter som de formulerte i 1960-årene, kom en rekke teoretiske forsøk på å formulere en teori som også omfattet de sterke kreftene. Disse såkalte fullstendig forente teoriene (GUT = Grand Unified Theories) samler tre krefter ved hjelp av symmetri. I tillegg til å være en modell for sammensmelting av tre krefter, gir den fullstendig forente teorien en forklaring på kvarker og lepto­ ner. Kvarker er kilden til de sterke kreftene, mens leptoner er kilden til de svake. En fellesbeskrivelse av disse kreftene «blander» svak og sterk aktivitet, som igjen «mikser» kvarkenes og leptonenes iden­ titet. En følge av dette er at kvarker kan omdannes til leptoner. Dermed slås de to store gruppene med elementærpartikler sammen i én fullstendig forent teori. Eksperimentelle forsøk innenfor den fullstendig forente teorien konsentrerer seg om to muligheter. Den ene går på kvarkenes evne til å omdanne seg til leptoner som kan føre til at protoner spaltes til positroner (antipartikler til elektroner). Ifølge teorien er det bare gjennomsnittlig ett proton av minst 1032 som brytes ned per år. Den andre typen forsøk går ut på å finne magnetiske monopoler, partikler som enten har en magnetisk sydpol eller en magnetisk nordpol. Skal man tro denne teorien, må det finnes monopoler.

9

10 Dersom «superstreng»-teorien holder hva den lover, vil det være mulig å komme fram til en matematisk «superlov» for naturen

Å Når kjerner støter sammen i høy hastighet, gjenskapes de samme forutsetningene som var til stede i universets første mikrosekunder. Dette bildet tatt av super-protonsynkrotron-maskinen i CERN, viser spor av restene fra en svovelkjerne som ble skutt inn i et blyatom. Det er blitt frigjort så mye energi ved sammen­ støtet at de enkelte kjernepartiklenes identitet er gatt tapt. Sammenstøtet har skapt en sky av kvarker som straks har samlet seg i en stråle av protoner og andre elementærpartikler.

Mot en teori for alt Mens de venter på at eksperimentene skal komme i gang, har teoretikerne jobbet med å komme fram til en generell teori for alt. Det avgjørende blir å finne kombinasjonen mellom denne teorien og gravitasjonsloven, og dermed forene alle de fire naturkreftene i en lov. Men det ser ut som vi kan oppnå et enda bedre resultat. Tanken er at det skal være mulig å komme enda lenger og forene teorien om naturkreftene med teorien om partiklene. For å klare dette, må man ta i bruk en enda mer abstrakt symme­ tri, også kalt supersymmetri. Supersymmetri er en måte å gruppere partikler på som hittil har vært betraktet som totalt forskjellige ty­ per. Alle massepartikler har en indre egenskap som kalles spinn. Generelt sett kan man si at kvarker og leptoner er bittesmå snurre­ basser som spinner rundt. Det spesielle er at de spinner med kon­ stant og upåvirkelig hastighet. I kvantefysikkens spesielle enhetssystem kalles denne hastigheten en halv spinn-enhet, dette av histo­ riske årsaker. Omregning til tradisjonelle mekaniske enheter er mu­ lig. Da må man gjøre bruk av fysiske tallstørrelser som lyshastigheten og Plancks konstant. De kraftbærende partiklene spinner også, men med en hastighet som tilsvarer en eller to enheter. Denne tilsynelatende ubetydelige forskjellen i spinn viser seg å ha store konsekvenser for hvordan partiklene oppfører seg. Fysisk sett er det en klar forskjell mellom partikler med heltallige spinnenheter og partikler med halvtallige spinnenheter. Ved hjelp av supersymmetrien forenes disse to i et felles matematisk skjema slik at massepartikler og kraftbærende partikler blir en og samme familie. Supersymmetri gjør masse og krefter til samme sak. Men hvor blir det av tyngdekraften? Hvilken betydning har den? Svaret kan vise seg å ligge i dristige gjetninger som ble gjort for noen år siden. - Hva om verdens grunnleggende byggemateriale slett ikke er partikler, men noe som er langt mer komplisert? En mulighet er at partiklene former «strenger» som lenkes sammen. Ideen er ikke ny, og går ut pa at de ulike partiklene (partikkel A, partikkel B og så videre) bestemmes ut fra forskjellige vibrasjo­ ner i strengene. Superstrengteorien ble en verdenssuksess da det ble oppdaget at dersom man gjorde aktiviteten i strengene supersymmetrisk, ville en spesiell vibrasjon få frem den kraftbærende partikkelen i gravi­ tasjonskraften. Med andre ord: ved å legge sammen strengeteori og supersymmetri får vi gravitasjonsteori. En hær av teoretikere er nå i ferd med å forske på de matematiske forutsetningene disse «superstrengene» bringer på bane. De tror at de til slutt vil komme fram til en endelig «teori for alt». Et markant trekk ved superstrengene er at de i følge teorien ope­ rerer i ti dimensjoner. Det vil si at der Kaluza og Klein utvidet rommet med en dimensjon, vil en måtte utvide med hele seks di­ mensjoner. Viktige matematiske resultater ma ligge på bordet før vi vet om det finnes tilfredsstillende måter å gjøre dette på. Mange mener at teorien om superstrenger faktisk har dukket opp et århun­ dre for tidlig, og at de matematiske forutsetningene for teorien der­ for ikke foreligger. På dette feltet vil man se en stor utvikling de neste 30 årene. Holder superstrengteorien det den lover, betyr det slutten på 2500 års forsøk på å bevise at verden er bygd opp av enkle atomer. Klarer man ved hjelp av denne teorien å beskrive alle kjente partik­ ler og krefter og finne de riktige verdiene for partiklenes masse? Og - vil teorien bestemme relative styrke? Ja, da kan man formule­ re en «superlov» eller et altomfattende matematisk prinsipp som ligger til grunn for naturen.

► Selv om elementærpartikler ikke umiddelbart er synlige, kan man se spor av dem i et apparat som kalles boblekammer. Anbringes dette i et ytre magnetfelt, vil noen spor bli krumme, og krumningen avhenger av forholdet mellom partiklens elektriske ladning og dens masse. Dette er til hjelp ved identifiseringen av partiklene. Hvis en høyenergipartikkel som et proton sendes inn i kammeret, støter det sammen med kjernene og produserer en sky av partikler, som vist pa dette fotografiet.

ALT HAR EN TEORI

11

12 Universet ble skapt under en intens utladning av varmeenergi som kalles Big Bang

▲ Professor Michael Green (over) ved London University og John Schwarz fra California Institute of Technology er arki­ tektene bak «superstreng»teorien.

▼ Dette bildet av hele universet viser hvordan galaksene samler seg i klynger, tynne tråder og ark. Den «skumlignende» strukturen er en stor utfordring. Blanke firkanter skyldes tegnemetoden.

Utprøving av foreningsteoriene Det er selvsagt altfor tidlig å hevde at «superstrenger» er svaret vi leter etter. Om 300 år kan fysikken ha like lite til felles med dagens teorier som superstrenger har med atomene hos de gamle grekerne. Uansett hva resultatet måtte bli, begynner vi nå å ane konturene av en teori for alt. Vi får etter hvert en idé om hvordan den kan formuleres. Det virker lite sannsynlig at etterkommerne våre vil gå tilbake til å se på naturens fysiske fenomener som uavhengige av hverandre. I de neste tre hundre årene vil fysikerne kanskje bruke mesteparten av sin tid på å etterprøve de nyeste teoriene istedenfor å utvikle nye matemati­ ske retninger. Det alle synes å være enige om er at en fullstendig forening av alle krefter og partikler bare er mulig ved energier som er flere milliarder ganger høyere enn de man i dag kan oppnå i partikkelakseleratorer. Det vil kanskje aldri være mulig å nå så store energier. Skulle dette vise seg å være tilfelle, vil det bli vanskelig å få testet ut teoriene om alt. Det finnes likevel en mulighet, selv om den kan synes noe merkelig. Ifølge moderne kosmologi ble universet skapt under en intens utladning av varmeenergi, populært kalt Big Bang. I en brøkdel av et sekund oppsto høyere temperaturer enn det finnes noe sted i universet i dag. Dersom naturkreftene er en del av et hele, må superkraften ha styrt verden i dette korte øyeblikket. Etter hvert utvidet universet seg raskt og ble kaldere. Nå ble de forskjellige kreftene skilt ut, én etter én. Og i løpet av de første mikrosekundene av universets skapelse var verden blitt så kald at universet allerede var etablert med hele spekteret av krefter, slik vi kjenner dem i dag - men ennå ikke til bunns

Forvandingen som fulgte, fra en eneste superkraft til flere individuelle krefter, må ha medført flere mteresante fysiske effekter. En av teoriene går ut på at universet gjennomgikk en akselererende utvidelsesprosess, som kalles en inflasjon. Den gjorde Big Bang enda mer voldsom. På samme måte kan andre prosesser ha skapt for oss meget fremmedartete fenomener som magnetiske monopoler eller kosmiske strenger. En kosmisk streng er en nedfrosset gjenstand som i et smalt rør har fanget opp alle de opprinne­ lige feltene som gjennomtrengte Big Bang. Slike strenger har ikke endepunkt, og må derfor enten fortsette i det uendelige eller eksistere i løkker. En teori hevder at universet i begynnelsen var fullt av slike løkker av strenger som virvlet rundt og skapte enorme gravitasjonsbølger. Dette fører til energitap i løkkene, som dermed blir liggende i ro. I denne tilstanden fungerer løkkene som utgangspunkt for galaksens vekst. Ifølge en alternativ teori har løkkene en enorm elektrisk strøm. Dette skaper et magnetisk felt som er så stort at det sprenger store tomrom i det opp­ rinnelige kosmiske plasmaet. De sammenpressete materialene i de resterende områdene vil forme galakser. Vi skulle da vente oss et «skummende» kosmos, fullt av tomme bobler. Mange av biproduktene fra superkraften gikk tapt i malstrømmen etter Big Bang, men noen av dem overlevde. De danner det universet vi lever i i dag. Kosmologene driver intens leting etter disse første forekomstene av universelle krefter. Det er på det rene at dersom det blir gjort slike funn, vil det være levende bevis på superkraftens aktivitet i det mange kaller selve skapelsesøyeblikket.

Astronomiens grenser Teleskop eller tidsskop... Horisont i rommet... Teknikk for observasjon av strukturen i universet... Universets skjebne: sammenbrudd eller gradvis utbrenning?... Sorte hull

~ i....................

•

....

..........

........

.................................

Helt siden menneskene rettet blikket mot himmelen og begynte å se på stjernene, har universets hemmeligheter fascinert oss. Det drives astronomiforskning for milliarder av kroner. Ved hjelp av spesielle instrumenter (optiske, infrarøde teleskoper og radioteleskoper, satellitter som reagerer på røntgen- og gammastråler, un­ derjordiske neutrino-detektorer) hentes det inn store mengder in­ formasjon fra verdensrommet i ufattelig lange avstander fra jorden. Med disse hjelpemidlene er det mulig å nå den ytterste «grense» for det som kan observeres i universet. Det er trolig feil å snakke om en grense, for ingenting tyder på at universet er endelig. Alt peker i retning av at universet er uendelig. Det som er viktigere er det faktum at fordi lysbølger (og radiobølger) beveger seg med en viss hastighet, og fordi astronome­ ne bruker disse for å observere de delene av universet som er lengst borte, er et teleskop også et slags «tidsteleskop». Man ser med andre ord lys som ble sendt ut for millioner av år siden. ▲ Hubble-romteleskopet venter pa a bli sendt med romfergen. Når dette kommer i bane rundt jorden, vil det ikke påvirkes av jordens atmo­ sfæriske forstyrrelser. Dette gjør at observasjonene fra teleskopet vil være langt mer nøyaktige enn tilsvarende observasjoner fra bakken. Det vil selvsagt også nå mye lenger ut i universet.

■4 I Socorro-ørkenen i New Mexico står 27 radioteleskoper forbundet med hverandre. De fungerer som en stor antenne (Very Large Array = VLA) med en diameter på til sammen 27 km. Dette gir en langt større detaljrikdom enn et vanlig radioteleskop. Radiobølgene fanges opp og forenes elek­ tronisk. Ved hjelp av dataene kan man rekonstruere et bilde ut fra de enkelte signalene («bølgene»).

14 Universet ble skapt i en intens utladning av varmeenergi som kalles Big Bang

► Pa dette fargelagte bildet ses en galakseklynge i kon­ stellasjonen Pavo. De rosa flekkene er lys-sterke, de mørkeblå er svakest. De aller minste prikkene er stjerner i var egen galakse. Galaksene samler seg i klynger og er omgitt av diffuse haloer. Disse klyngene utgjør pa en mate «atomer», og samler seg gjerne i superklynger, folier og tråder. Enkelte steder ligger de rundt store tomme omrader. Bare fra et overordnet synspunkt er massen jevnt fordelt.

► Sammenstøt mellom elementærpartikler med ekstra høy energi studeres i laborato­ rier. Den nødvendige energien oppnås i gigantiske akseleratorer. Bildet viser en del av superprotonsynkrotronene (SPS) ved CERN (Det europeiske la­ boratoriet for partikkelfysikk) like ved Genéve.

Rekonstruksjon av Big Bang Alt tilgjengelig materiale tilsier at hele universet oppstod i en vold­ som og plutselig eksplosjon. Denne eksplosjonen kalles Big Bang og skjedde for 15 milliarder år siden. Universet utvides fremdeles som et resultat av eksplosjonen. Derfor vil vi aldri kunne se mer enn 15 milliarder lysår ut i rommet. Så langt er det tilbake til ut­ gangspunktet. Universet har altså en slags «horisont». Det betyr imidlertid ikke at universet slutter her, på samme måte som jorden ikke slutter ved horisonten. Det betyr likevel at vi nærmer oss en slags absolutt grense for astronomi. Jo nærmere man kommer horisonten, jo nærmere kommer man selve Big Bang. Kosmologer mener at Big Bang er begynnelsen på tid, rom og masse, og sett med deres øyne kan ikke all verdens forskning komme lenger - Big Bang er den absolutte grensen, uan­ sett hvor langt utviklingen når innen forskning og teknologi. Å rekonstruere det som skjedde i de aller første mikrosekundene i universets historie er en av kosmologiens aller største oppgaver. De neste 30 årene vil gi svar på mange av spørsmålene på dette området. Avgjørende data om begynnelsesfasen vil komme fra høyenergipartikkelfysikken. I sammenstøt mellom elementærpartikler ved superhøy energi vil man finne de samme forholdene som i de første mikrosekundene i universets historie. Den planlagte superledende kollisjonsmaskin (SSC), en gigantisk amerikansk akselerator, vil flytte grensen for vår viten ytterligere - til en billiondels sekund etter selve skapelsesoyeblikket. Dette virker imponerende nok, men mange teoretikere er interes­ sert i ting som skjedde på enda tidligere tidspunkt. Sannsynligvis ble kosmos' basisstruktur og innhold avgjort allerede før det var gått et million-trillion-trilliondels sekund. Vil man kunne granske disse periodene i enda større akseleratorer i kommende århundrer? Mange har liten tro på det. SSC-akseleratoren representerer gren­ sen for hva som er mulig innen denne teknologien. For å nå lengre, er vi avhengige av andre måter å konsentrere store mengder energi på og simulere forholdene slik de var i den mest avgjørende fasen i universets skapelsesprosess. Derimot kan man forvente stadig framgang når det gjelder astronomisk forskning. Kosmisk varme­ stråling gir informasjon om universets struktur.

ASTRONOMIENS GRENSER

Undersøkelse av universets struktur Universets arkitektur har vært beskrevet både som «skummende» og «boblende». Massen er ikke jevnt fordelt i rommet. Stjerner og gass former galakser, og flere galakser går sammen i galaksehoper som igjen danner grupper som man kunne kalle superhoper, en slags superklynger. I verdens­ rommet finnes det også enorme områder på flere lysår i tverrsnitt som er helt tomme. Dessuten vil enkelte galakser forme andre mønstre - tråder eller foller. En av grunnteknikkene som brukes i observasjo­ nen av universet, er å måle variasjoner i varmestrå­ lingen i rommet. Denne strålingen er en rest etter Big Bang, og den har pågått bortimot kontinuerlig helt siden den intense varmeutviklingen i begynnelsesfasen. Alle variasjoner i universet vil påvirke temperaturen på denne varmestrålingen. Til nå har man ikke oppdaget nevneverdige tempera­ turvariasjoner på stjernehimmelen, men etter hvert som satellitt-teknologien gjør nye framskritt og målingene blir mer nøyaktige, vil variasjonene komme fram.

15

▼ Solen og stjernene brenner ved kjernereaksjoner. I europeiske laboratorier har man forsøkt å styre disse reaksjonene ved å bruke denne maskinen; den såkalte JET (Joint European Torus). Inne i maskinen er det et intenst varmt plasma som simulerer forholdene i solen.

16 Ved å finne ut universets masse, vil man kunne forstå dets fremtidige skjebne

ASTRONOMIENS GRENSER

17

◄ Dette er et elektronisk konstruert bilde av et nøytrino (egentlig et antinøytrino) fra LMC-supernovaen. Nøytrinoet støter på et proton i vanntanken på IMBdetektoren, og det skapes et positron (antielektron). Bevegelsen er markert med gule kryss på skjermbildet. Mens antinøytronet ikke lar seg spore, kan egenskapene måles ut fra resultatene av et sammenstøt.

◄ A Med det blotte øye kan vi pa den sydlige halvkule se denne minigalaksen som kalles Den store Magellanske Sky (LMC). Den er ikke så langt fra vår egen galakse. 23. februar 1987 så man en stjerne eksplodere (over) i denne galaksen (figur med pil til venstre). Dette er en supernova som forekommer når kjernen i en gammel stjerne går tom for brennstoff. Stjernens kjerne bryter sammen og sender ut en mengde med nøytrinoer, som slar det ytterste laget pa stjernen ut i rommet. I eksplosjonsøyeblikket lyser stjernen sterkere enn all verdens soler. Under det kraftige lysglimtet oppdaget partikkel-fysikere som skulle studere nedbryting av protoner, en hel mengde nøytrinoer. Nøytrinoene har den egenskapen at de i stort antall kan sprenge stjerner, men er likevel svært flyktige størrelser. De fleste passerer uhindret rett gjennom jorden. Astronomene mener at hele universet er fylt av nøytrinoer fra Big Bang, fra vanlige stjerner og fra supernovaer.

Går vi mot slutten? Universets masse er mest avgjørende for hvor gammelt det blir. Under Big Bang ble kosmiske materialer slynget ut til alle kanter. Men ekspansjonen ble motarbeidet av tyngdekraften. Den kosmi­ ske ekspansjonen avtar for hvert år som går, fordi det kosmiske materialet påvirkes av gravitasjonskraften. En enkel beregning sier oss at dersom universet har nok masse, vil ekspansjonen en dag stoppe helt. Deretter vil universet begynne å trekke seg sammen. Da vil universet krympe fortere og fortere og til slutt utslette tid, rom og masse. Denne utslettelsen kalles «Big Crunch», og er på mange måter et omvendt Big Bang. Synes du dette scenariet virker skremmende, finnes det få alternativer som kan gi særlig trøst. Der­ som ekspansjonen av universet fortsetter i det uendelige, vil man oppleve en sakte degenerering fordi de frie energikildene til slutt blir tomme. Alle stjernene vil dø ut, med det resultat at kosmos ville bli et kaldt, mørkt og nesten tomt rom. For å avgjøre hvilken av disse to skjebnene som vil råde, prøver astronomene å bestemme universets masse for å finne ut om gravi­ tasjonskraften i universet er stor nok til å hindre at utvidelsen fort­ setter. Ved å regne ut fra de stjernene og gasskyene vi ser, vil vi bare finne vekten på omtrent en prosent av universets kritiske vekt. Astronomene mener nemlig at det for hvert gram synlig mas­ se i universet finnes ti gram usynlig masse. Hovedproblemet er at ingen for øyeblikket er i stand til forklare den usynlige massen. For­ slagene er mange, fra sorte hull til lyssvake stjerner og eksotiske ele­ mentærpartikler skapt under Big Bang. Blant disse er det de spøkel­ sesaktige nøytrinoene som blir sett på som de mest utbredte partik­ lene i universet. Partikkelfysikere har foreslått en hel rekke lignen­ de partikler - gravitinoer, fotinoer, axioner - som kan stå for så mye av den manglende massen at det er mulig å bremse utvidelsen av kosmos. Trolig vet man om noen tiår fremdeles lite om disse produktene fra Big Bang, men kanskje har vi avslørt så mye av egenskapene deres at det er mulig å beregne den samlede massen. I mangelen på opplysninger om disse usynlige partiklene, kan astronomer prøve å regne ut universets masse ut fra bevegelsene i galaksene. Det er for eksempel kjent at stjernene i en galakse kretser fortere enn man skulle forvente ut fra synlig masse, og vi vet at vår egen galakse, Melkeveien, er omgitt av en stor halo av usynlig masse. Galakser i klynger faller også så raskt sammen at det må være snakk om en usynlig masse. Utvidelsen av universet er i ferd med å avta. Hastigheten den avtar med er et mål på gravitasjonen i universet. I løpet av en 30-årsperiode vil det trolig være mulig å få langt mer nøyaktige målinger av universets masse.

18 Sorte hull er stjerner som er falt sammen, slik at de ligger innenfor et meget lite og fortettet område

▲ Astronomer undrer seg over en merkelig gjenstand som man har kalt SS-433. Dette kan være et sort hull omgitt av en gassky, en etterlevning etter en supernova. Bildet øverst viser et fargelagt radiokart over området. Under ser vi et røntgenbilde: SS-433 er den hvite flekken midt pa bildet.

Sorte hull og andre uhyrlige ting Uansett hva som skjer med universet, er vitenskaps­ menn fullt klar over at deler av kosmos til tider blir utsatt for såkalte mini-Big Crunch. Tyngdekraften er sterk nok til å knuse stjerner og presse dem sammen til sorte hull. I de sorte hullene blir massen presset sammen på en slik måte at både tid, masse og rom slutter å eksistere i egentlig forstand. Man tror at sorte hull finnes / en del astronomiske fenomener som oppdages i rommet fra tid til annen. De mystiske kvasarene er et godt eksempel på slike fenomener. Kvasarene er utrolig kompakte og energirike. De blusser opp og slipper ut store strålingsmengder. Kvasarene kan inneholde sorte

hull, og idet gasslignende masse faller inn i hullene, frigis enorme energimengder som får kvasarene til å se ut som om de eksploderer voldsomt. Det er kanskje noe lignende som skjer i «forstyrrede» galakser. Det virker som de sender ut materie med enorm hastighet. I vår egen galakse er det oppdaget gåtefulle objekter. SS 433 er en slags minikvasar som sender ut høyenergisk materie. Det kan skyldes tyngdekraft, for eksempel fra et sort hull. Det kan også være et sammenfallsfenomen, som for eksempel en neutronstjerne. Innen en periode på 30 år vil det skje mye i utvik­ lingen av konvensjonelle teleskop, og man har trolig også tatt i bruk gravitasjonsbølgeteleskop. De voldsomme forstyrrelsene i tyngdekraften når en stjerne faller sammen og blir til et sort hull, forplanter seg i rommet i form av bølger. Selv om disse gravitasjonsbølgene er veldig svake, ville de kunne tilføre informasjon som kan sammenlignes med det man får fra elektromagnetiske bølger. For å tolke disse, må astronomene kunne måle ørsmå duvende bevegelser i spesielle systemer av opphengte metallstenger eller speil. Et vanlig stjerneskudd i vår egen galakse vil sette dette spesielle instrumentet i svingninger som tilsvarer en tusendels radius av kjernen i et atom. Utrolig nok har man allerede teknologi tilgjengelig for slike målinger. Ser vi så langt som 300 år framover i tiden, er det nesten umulig å forestille seg hvordan astrono­ mien vil se ut. Man har helt sikkert oppdaget en hel del nye objekter i rommet som man trenger ny fysikk for å kunne forstå helt og fullt. Nye avanserte instrumenter vil skaffe tilveie informasjon som dagens fysikere ikke engang drømmer om.

Erobringen av rommet Fra Sputnik 1 til månelandinger... Utforskning av planeter... Giotto... Ny giv i romforskningen... Teleskop... Romstasjoner... Industrialisering av verdensrommet... Permanente kolonier i bane rundt jorden... Baser på planeter... «Glasnost» i rommet?... Motiver for romforskningen

i

1

■

........................................... :....

Den 4. oktober 1957 ble hele verdens oppfatning av verdensrom­ met forandret på grunn av en gjenstand omtrent på størrelse med en fotball. Det var selvsagt Sputnik 1 - den første kunstige satellit­ ten. Dette er 30 år siden, og disse årene har vi vært vitne til en fantastisk utvikling på dette området. I alt har tolv mann satt sine bein på månen, alle planeter unntatt to har vært besøkt av romson­ der, og vi har fått med oss et flyktig, men dramatisk møte med en komet. Til nå har imidlertid hvert oppdrag reist minst like man­ ge spørsmål som det har gitt svar. De følgende sider skisserer den utvikling som allerede har funnet sted, og ser fram mot en tid da mennesket anvender rommet som en naturlig del av sitt livsområde. Sjokket som rammet USA og resten av den vestlige verden da sovjeterne skjøt opp sin Sputnik, blekner mot reaksjonene man opplevde 2. april 1961, da Jurij Gagarin ble første mann i rommet og første mann i bane rundt jorden. Selv om Alan Shepard gjen­ nomførte en vellykket 15 minutters tur i rommet måneden etter, hadde ikke USA noe valg. Nå måtte de gjøre noe for å bygge opp igjen selvtilliten og tiltroen til amerikanske ingeniører og viten­ skapsmenn. 2. mai 1961 sa John F. Kennedy: «Målet for vår nasjon må være at før tiåret er ute, skal den sette en mann på månen og deretter bringe ham trygt tilbake til jorden igjen.»

De første korte møtene med månen USAs målsetting om å få en mann til månen i løpet av 1960-årene, er kanskje den dristigste i noe lands historie. Likevel ble målet nådd fem måneder før tidsfristen. Julekvelden 1968 gikk Apollo 8 med et mannskap på tre inn i bane rundt månen. Og ingen som opplevde det, vil noengang glemme natten til 20. juli 1969, da Neil Armstrong og Buzz Aldrin tok de første skrittene på månen, mens Mlke Collins ventet i romskipet som sirklet over. Begge stormak­ tene sendt ut en lang rekke satellitter som skulle ta bilder av og eventuelt lande på månen. Etter Apollo 11 fulgte seks bemannete ekspedisjoner til månen. Bortsett fra Apollo 13, returnerte de med mengder av verdifulle prøver fra måneoverflaten i lasten. Allerede i 1972 begynte folks interesse for månen å dabbe av og ingen av stormaktene hadde noe imot å overlate månen til seg selv for en tid.

A Geolog Harrison Schmitt var et av mannskapene på Apollo 17, den siste Apolloferden, og eneste forsker som var med til månen. Apollo-programmet re­ presenterer en milæpel i rom­ forskningens historie. Og ingen vet når mennesker neste gang besøker månen. ◄ Deler av den belgiske, hollandske, franske og engelske kysten fotografert fra Spacelab i november 1985 av den belgiske romfarei'Wubbo Ockels. Hans syv dager lange vitenskapelige reise i bane nær jorden la vekt på lengre oppdrag og mulig installasjon av permanente romstasjoner.

20 Voyager 2s møte med Neptun er slutten på en 12 år lang reise i rommet

► ► Oppskyting pa Cape Canaveral 20. august 1977. Voyager 2 sendes ut på en 12 år lang reise i rommet. Målet er de ytre planetene Jupiter, Saturn, Uranus og Neptun. På bildet helt til høyre er Voyager 2 i ferd med a nærme seg Uranus. Datoen er 2. januar 1986. Den store parabolanten­ nen formidler kontakt med jorden, 4,5 billioner km borte. De andre instrumentene sørger for optiske og magnetiske observasjoner, og i løpet av et par timer fløy Voyager forbi planeten gjennom ringsystemet. Skybeltene som tegneren har tenkt seg, viste seg ikke a være der i virkeligheten. Uranus ser ut som en jevnt bla kule. Uranus har ingen fast overflate, men er dekket av en tett og giftig atmosfære. Den har minst ni ringer og fem små maner.

Venus og Mars Utforskningen av solsystemet begynte i 1961, da sovjeterne sendte ut sin første sonde til Venus. Denne operasjonen var mislykket, og dermed var det opp til USAs Mariner 2 å bli den første vellykke­ te romsonden som nådde Venus. Den ble sendt ut i desember 1962. Imidlertid fortsatte Sovjetunionen sitt Veneraprogram og sendte ut flere sonder i løpet av 60-årene. Mange av disse var vellykkete. I oktober 1967 klarte Venera 4 å trenge gjennom den varme og tette atmosfæren rundt Venus. Den landet på overflaten og sendte radiosignaler tilbake til jorden i over en time. NASAs Mariner 4 var den første sonden som nådde Mars. Den passerte i juli 1965 og sendte 11 bilder av Marsoverflaten til jorden. I 1969 ble ytterligere to Mariner-sonder sendt ut, og i 1971 ble Mariner 9 satt i bane rundt Mars. Det var på samme tid at to sovjetiske sonder i bane rundt Mars gjorde forsøk på å lande på overflaten, men forsvant i store sandstormer. I 1974 gjentok Sovjet­ unionen landingsforsøkene med fire nye sonder. Den ene av dem var vellykket, nemlig Mars 5. En av vanskelighetene for Sovjetunionen var at deres teknologi ikke fungerte perfekt. I en periode konsentrerte de seg derfor mer om Venus enn Mars fordi den var nærmere jorden. I 1975 tok Venera 9 og 10 de første bildene av overflaten på Venus. I 1978 fulgte flere ekspedisjoner og deretter ble sonder plassert i baner rundt Venus. I 1982 mottok man både overflatebilder og radarkart fra ytterligere to Venera-sonder som ble sendt ut. Den første vellykkete landingen på Mars ble gjennomført av NA­ SAs Viking-ekspedisjon i 1976. To sonder i baner rundt Mars send­ te ned landingsmoduler som returnerte underlige bilder fra et uttør­ ket, rødbrunt ørkenlandskap. Tegn til liv fantes ikke, men man står fortsatt med mange uoppklarte mysterier. Både USA og Sovjet­ unionen har planer om å se nærmere på Mars for å finne ut mer. Kjempeplanetene Oppskytingen av Voyager-sonder til de fjerne planetene Jupiter og Saturn og de forbløffende bildene de sendte tilbake, har gjenskapt noe av spenningen som ble borte med avslutningen av måneprogrammet. Jupiter, som er mye større enn noen av de andre planete­ ne, var første mål for den lille Pioner 10-sonden. Denne lille son­ den ble sendt ut på en endeløs reise i rommet i 1973. Den har for lengst forlatt solsystemet og er på vei mot stjernene. Det er lite som taler for at noe menneskelig vesen noen sinne vil møte den igjen i rommet, men for å være på den helt sikre siden, har man sendt med den en liten plate hvor det er inngravert en kvinne­ skikkelse, en mannsskikkelse og en skisse av solsystemet vårt. Pio­ ner fortalte oss mye om kjempeplanetene, men aller mest informa­ sjon har vi fått fra de større Voyager-sondene. For første gang fikk vi tydelige bilder fra de viktigste månene rundt Jupiter. Voyager fortsatte så forbi Saturns ringer, på jakt etter enda flere oppsikts­ vekkende bilder. Uranus og enda lenger Voyager 2 passerte Saturn så nær at den kom inn i en ny bane som førte den mot to enda fjernere planeter, nemlig Uranus og Neptun. Tre og et halvt år senere, i januar 1986, passerte Voyager ringsystemet til planeten Uranus på vei mot sitt siste mål: planeten Neptun. Dit skulle Voyager etter planen komme i august 1989. Dersom dette også lykkes, vil man ha fullført en 12 år lang reise i rommet. I løpet av denne reisen har man sendt verdifulle signaler og bilder fra alle planetene i solsystemet, med unntak av Pluto.

EROBRINGEN AV ROMMET

21

◄ Overflaten pa planeten Mars, sett fra den ubemannete Viking 2-sonden. Horisonten heller mot høyre fordi en av Vikings bein ble stående pa en stein. Prøvene fra overflaten som ble analysert i laboratoriet om bord, ga resultater som kan tydes pa flere mater. Det ble ikke funnet konkrete tegn til liv, men alt håp er ikke ute ennå.

22 Lysten på nye romeventyr tar seg opp igjen etter tragedien med den amerikanske romfergen i 1986

► Europeiske romforskere forbereder seg pa a ta en komet nærmere i øyesyn for første gang. Bildet er tatt i det europeiske romoperasjonssentret (ESOC) i Darmstadt, VestTyskland, da Giotto nærmet seg Halleys komet. Det viser Giotto, radiosporingsnettet og data som sendes tilbake.

EROBRINGEN AV ROMMET

< Sa nær har man aldri vært en komet tidligere. Bildet er tatt av Giotto i en avstand på under 1000 km, og siden forbedret av en datamaskin. Bildene ga mange overraskel­ ser: Kjernen var mye mørkere enn man trodde, og kjerneoverflaten var dekket av sotete partikler. Disse partiklene er rester av iskrystaller fra kometen. Isen for­ damper pa grunn av sol­ varmen. Iskrystallene, som er spredd over millioner av kilo­ meter, danner kometens hale.

Ekspedisjon til en komet En av ekspedisjonene i rommet i nyere tid som folk virkelig har lagt merke til, er møtet med Halleys komet. Det er ikke fordi det er snakk om en oppsiktsvekkende hendelse i romhistorien, men fordi det dreier seg om en komet de aller fleste har hørt om. Kome­ ten går i bane rundt solen, og bruker 76 år på å komme rundt en gang. Da den dukket opp igjen i 1985-86, hadde verdens astro­ nomer en alle tiders sjanse til å kikke nærmere på en komet. Og så viste det seg at de europeiske forskerne og deres spesialoppbyggete Giotto-program var de eneste som kom kometen på nært hold, etter at USA hadde kuttet ut sitt prosjekt av økonomiske grunner og sovjetiske og japanske satellitter bare klarte å observere kome­ ten på avstand. Sonden ble skutt opp i juli 1985. Åtte måneder senere, den 13. mars 1986, «lynte» den forbi Halleys komet. «Lynte forbi» er ingen overdrivelse: I forhold til kometens fart hadde Giotto en fart som var mye høyere enn en geværkule. Minuttene før sonden og kome­ ten var på det nærmeste, var de mest spennende siden mennesket landet på månen. Det man fryktet mest var at Giotto skulle bli ødelagt, eller at noen av instrumentene skulle bli satt ut av funk­ sjon. Kometen var omgitt av en sky med småpartikler som beveget seg i stor fart. Man var redd de kunne forårsake skader på sonden. I starten gikk alt bra og Giotto sendte skarpe bilder til skjermene på bakken etter hvert som den kom nærmere kometen. En komet ser stor ut, men i virkeligheten dreier det seg om en tynn sky av damp og iskrystaller som reflekterer sollyset. I sentrum av skyen finnes en liten, fast kjerne, med en diameter på et par kilometer. For å få detaljerte nok opplysninger, måtte bildene tas i en avstand av 1000 km eller mindre. Forskerne var nære ved å vinne kapplø­ pet; Giotto passerte 1000 km-grensen da bildet på skjermene plut­ selig begynte å skjelve og falt ut. Kameraet var slått ut av stilling, og det gikk hele 20 minutter før man igjen fikk opprettet noen form for kontakt. Men mens andre instrumenter virket, måtte man deretter klare seg uten bilder. Likevel var dette oppdraget en enorm triumf. Materialet som var innhentet var nok til at astronomer kunne skape seg et bedre bilde av kometens egenskaper enn noen sinne. Den generelle kon­ klusjonen går i retning av at en komet kan oppfattes som «en skit­ ten snøball med en hale av damp». Giotto går fortsatt i bane rundt solen, og man har planer om å nærme seg en ny komet om noen få år. Det er usikkert om det lar seg gjøre å reparere filmkameraene. Undersøkelser av andre kometer hører derfor med blant forskernes planer for framtiden.

Ny giv i romforskningen Etter en dramatisk start har forskningen i rommet opplevd en liten nedgang. Romfergetragedien i 1986 og en del feil ved andre oppskytninger, har satt USAs romprogram tilbake med minst 3 år. På samme tid har noe av drivkraften liksom blitt borte. Ja, selve inter­ essen har faktisk vært mindre. Nå ser det imidlertid ut til at ting er i ferd med å skje. Både USA, Europa og Sovjetunionen har ambi­ siøse planer fram mot år 2000. Den nye målsetningen i USA er hentet fra en rapport den nasjo­ nale romkommisjonen kom med i 1986. Pioneering the Space Frontier, som er tittelen på rapporten, omdefinerer målene for romforsk­ ning. Den understreker Kennedys tidligere målsetning om å holde teten i romforskningen. Man skal satse på månelandinger, bemannete ekspedisjoner til Mars, og i første omgang å bygge en permant bemannet romstasjon. I nærmeste årene skal det også sendes ut flere robotsonder til planetene.

23

◄ 28. januar 1986 - en svart dag i romforskningens historie. Sju astronauter omkom idet romfergen «Challenger» eks­ ploderte i et inferno av gnister bare 73 sekunder etter at den tok av. Etter katastrofen fulgte endeløse anklager og bebrei­ delser. Hadde man gått for fort fram og dermed ofret sik­ kerheten? Det var et fryktelig slag, men president Reagan klarte å bygge opp igjen USAs engasjement i romforskningen.

24 Europeiske romforskere har viktige bidrag å komme med i utforskningen av solsystemet

Nye besøk på planetene NASA skal sende sin første planlagte robotsonde, Magellan, på en ny reise til Venus. Sonden skal skytes opp i oktober 1989, og vil nå Venus etter 4 måneder. Fra Venus skal den returnere de første høyoppløselige radarbildene av planetens overflate. Denne overflaten har man aldri kunnet se fra jorden. Innen ett år fra oppskytingen av Magellan, vil man sende ut to nye sonder fra romfergen: Galileo, en ny sonde med destinasjon Jupiter, og den første i en ny serie bemannete flyvninger med Spacelab. Men astronomene er langt mer opptatt av oppskytningen av Hubble-romteleskopet - som er sterkt forsinket. I 1990-årene, når mye av USAs innsats på romforskning knytter seg til utviklingen av romstasjoner, vil nye planetare oppgaver komme til. Nærmere studier av kometer, studier av asteroidebeltet og utvikling av et fartøy som kan lande på Mars med et mobilt laboratorium, er oppdrag man arbeider med.

▲ Romsonden Ulysses gjennomgår de siste testene ved ESAs testestasjon i Nederland. Ulysses vil bli sendt ut fra den amerikanske romfergen i 1990. Til forskjell fra andre sonder vil Ulysses forlate ekliptikken, som er planet hvor solen og planetene befinner seg, og begi seg lenger ut. Fra sin posisjon millioner av kilometer over solens poler, skal den gi verdifulle opplysninger om solen.

Tilbake til Mars Det varer ikke lenge før Mars og dens måner igjen havner under lupen. Med oppskytningen av Phobos i juli 1988 var Sovjetunionen igjen tilbake på arenaen. Phobos var to ubemannete sonder som skulle undersøke planeten med samme navn, for å finne gode lan­ dingsplasser. Høydepunktet på ferden skulle være landingen av to instrumentsonder på Phobos. En feil i en radiosender medførte imidlertid at sovjeterne mistet kontakten med Phobos 2. Dette skjedde den 27. mars 1989, og var et stort tilbakeslag for den sovje­ tiske utforskningen av Mars. Våren 1988 mistet man kontakten med Phobos 1, og dermed var begge sondenes 200 dagers reise til Mars til liten eller ingen nytte. Det sovjetiske uhellet kan forsinke den første bemannete ekspe­ disjonen til Mars, som er planlagt i år 2015. Her har man nemlig regnet med å bruke Fobos som base. Fobos er den innerste av Mars' to måner. Med en diameter på 27 km kretser den 6000 km over Mars. Herfra er det lett å sende et lite landingsfartøy til Mars. Moderskipet blir værende på Fobos. Det er planer om å sende opp kopier av de to Phobos-sondene i 1994. Europa i rommet I Europa har man også fått en oppblomstring i romforskningen. Det har alltid vært et ønske om å holde tritt med ny teknologi gjennom et moderne og godt forskningsprogram. Mye av dette har foregått på områder som har gitt verdifulle praktiske resultater, for eksempel kommunikasjons- og overvåknings-satellitter. Den fran­ ske satellitten SPOT er det mest nøyaktige sivile «øye på himme­ len». Vitenskaplig forskning har også vært høyt prioritert, og det mest åpenbare eksemplet på at man har lykkes, er den tidligere omtalte Giotto-ekspedisjonen til Halleys komet. Det europeiske romsamarbeidet (ESA) har også et ambisiøst program, med Colum­ bus, Hermes, Ariane 5 og en rekke forskningssatellitter. Columbus er Europas bidrag til NASAs romstasjon. Amerikaner­ ne skal bygge og drive mesteparten av stasjonene, mens ESA på sin side skal være ansvarlig for en av de fire laboratoriemodulene i stasjonens sentrale del. Europa skal også bygge en egen «polarplattform», en satellitt som skal holde forskningsinstrumenter i ba­ ne over de to polene. Satellittene skal etter planen sendes opp i løpet av 1990-årene og inneholder også HIPPARCOS- og ISOteleskopet (Infrared Space Observatory), som er det mest effektive teleskopet man har av denne typen. Det er også planlagt en satellittklynge som skal studere solens magnetiske felt og være en del av fellesprosjektet til ESA og NASA: Ulysses.

▼ Hermes er Europas bemannete romferge, og ses pa denne tegningen under ut­ skytningen med den kraftige Ariane 5 som er planlagt ferdig i midten av 1990-årene. Hermes er franskmennenes hjertebarn og representerer utvilsomt den mest kontrover­ sielle delen av det europeiske romprogrammet. Den skal ha plass til et mannskap på 3 med nødvendig utstyr, og blir en miniromferge.

EROBRINGEN AV ROMMET

25

-4 Ariane 3 er Europas viktigste rakett for oppskyting av satellitter. Ariane 4 hadde sin jomfrutur i juni 1988. Den er kraftigere enn Ariane 3, og vil bli en av ESAs viktigste redskaper i framtiden.

▼ NASAs Mars-sonde vil bli sendt ut fra en rakett i parkeringsbane over jorden. Etter frakoplingen fra romfergen, vil sonden tenne motorene sine i omtrent to minutter for a oppnå tilstrekkelig energi til å forlate romfergen i bane rundt jorden. 20 minutter senere skilles sonden og romfergen, og Marssonden legger ut på sin lange ferd.

26 Å undersøke stjernene fra et romteleskop er som å trekke fra en gardin som stenger ute det meste av lyset

Teleskop i rommet Det å plassere teleskop i verdensrommet er en så komplisert og kostbar affære at man lurer på om det virkelig er verdt det. Argu­ mentene kan samles i ett eneste ord - atmosfæren. Den er en betin­ gelse for livet på jorden, gjør det mulig å puste og beskytter oss mot de ultrafiolette strålene fra solen. Ingen av oss kan «se» verken ultrafiolette stråler, røntgenstråler eller infrarøde stråler, og astrono­ mene kan faktisk også bare se lyset fra stjernene i spesielle bølgelengdeområder. Atmosfæren slipper bare igjennom lysbølger i det synlige området, og litt i radioområdet. I mange tilfeller vil atmo­ sfæren forvrenge lyset som slippes gjennom. Luften er ikke helt gjennomsiktig, og ikke helt ren. Den både absorberer og bryter retningen på lysstrålene. Tilfeldige luftbevegelser bringer uorden i strålegangen, så bildet av stjernene blir uskarpt. Da raketter og romskip ble tilgjengelige verktøy, kunne astrono­ mer sende instrumenter ut i rommet for å kartlegge lysbølger som er mer eller mindre «usynlige» fra jordoverflaten. I løpet av de siste 20 årene har man gjort forsøk på å lage kart over verdensrommets kilder for røntgenstråler og infrarøde stråler. IRAS (Infra Red Astronomy Satellite) er en observasjonssatellitt for infrarøde stråler. Den

EROBRINGEN AV ROMMET

▼ Det optiske teleskopet som er satt sammen ved PerkinElmer i Connecticut, USA, er selve hjertet i Hubble-romteleskopet (HST) til flere milliarder dollar. For a forsikre seg om at det ikke skal komme et eneste støvkorn inn på den ømfindtlige optiske flaten, har man montert en rekke støvskjermer, og utstyrt arbeiderne med spesialdrakter.

◄ Hubble-romteleskopet er det største instrumentet som er laget for utplassering i ver­ densrommet. Teleskophuset har et speil med en diameter på 2-4 m. Det er ikke stort sammenlignet med de største man har på jorden, men det har stor lyssamlende virkning. Til speilet er det koplet en mengde instrumenter som vil gi oss maksimalt av opplysnin­ ger på bakgrunn av lyset man fanger opp.

27

Sonder i galaksene Om få år vil man ha bedre og mye kraftigere instrumenter til rådig­ het. Disse vil åpne nye muligheter for forskning i rommet. Men først vil det bli sendt opp instrumenter som skal studere lyset vi kan «se». Hubble-romteleskopet er det største instrumentet for astronomisk forskning i rommet som noen gang er bygd. Etter pla­ nen skulle det vært med på en av romfergens turer i 1986, men Challenger-ulykken forsinket programmet. De største forbedringe­ ne i forhold til andre teleskop ligger i skarpheten i bildene. Med et godt teleskop på en høy fjelltopp vil man oppnå en skarphet på omtrent et buesekund (et buesekund er 1/3600 grad, eller ca. 5 mm per km). Det kan sammenlignes med å lese overskriftene i en avis på en kilometers avstand. Man regner med at Hubbleromteleskopet vil gjøre dette 10 ganger bedre - det tilsvarer å kun­ ne lese bokstavene i telefonkatalogen. Resultatet er at vi får en mengde nye detaljer fra de fjerne galaksene i verdensrommet.

Kart over himmelen For to tusen år siden lagde den greske astronomen Hipparchus det første virkelige himmelkartet. Det viste posisjonene for de 800 sterkeste stjernene. Siden den gang har astronomer vært opptatt av å forbedre arbeidet hans, og i dag finnes det kart hvor hundretu­ sener av stjerner er inntegnet og angitt med nøyaktig posisjon. Gra­ den av nøyaktighet begrenses bare av atmosfæriske forhold. Astrometrien - kartlegging av himmelen - vil gjøre store fremskritt når HIPPARCOS sendes ut. Satellitten er konstruert av europeiske astronomer og ingeniører. HIPPARCOS skal ikke bare finne posisjonene for de 120 000 klareste stjernene som er matet inn i satellittens databank, den vil måle posisjonene for hver enkelt stjerne flere ganger i løpet av de to og et halvt år oppdraget skal vare. Da finner man ut om, og eventuelt hvor mye, stjernene beveger seg. Hver sjette må­ ned beveger stjernene seg tilsynelatende enten fram eller tilbake. Dette har med jordens bane rundt solen å gjøre, det vil si parallellaksen, og er et mål på stjernenes avstand til jorden. HIPPARCOS vil altså gi oss nøyaktige opplysninger om posisjoner, avstander og bevegelser for de 120 000 stjerner. Astronomenes drøm, et til­ nærmet perfekt stjernekart, vil snart gå i oppfyllelse. ◄ HIPPARCOS - en satellitt som kartlegger stjerner. Dette lille, men nøyaktige teleskopet vil se slik ut når det er plassert i bane i verdensrom­ met. Hver enkelt stjerne sender en strømimpuls til en ømfindtlig fotodetektor, som deretter lagrer stjernens nøyaktige posisjon og lysstyrke. Fra New York ville HIPPARCOS kunne måle størrelsen på en golfball i London.

28 De lette konstruksjonene man bruker i verdensrommet, ville bryte fullstendig sammen på jordoverflaten på grunn av gravitasjonskraften

▼ ► Da planleggingen av den amerikanske romstasjonen startet, vurderte man mange ulike strukturer. Den første var T-strukturen (i 1982) og senere kom triangelstrukturen (i 1984 - bildene til høyre). Fraværet av gravitasjon gjør at man kan bruke lettere, og ikke sa stive materialer. Et eksempel er den doble gitterkonstruksjonen (under). Nar romstasjonen blir realisert en gang i 1990-arene, vil den trolig fa en noe enklere form enn her. Hovedlaboratoriene og boligenhetene (for et mannskap pa 8) ligger i de fire sylindrene i midten. Hver av sylinderne er omtrent pa størrelse med en jernbane­ vogn. Disse er forbundet med hverandre og med en del mindre lagerrom og forsøksrom via tunnellenheter. Pa et lett gitterverk som stikker 100 m ut fra stasjonen, finner vi kommunikasjonsantenner og diverse vitenskape­ lig utstyr, i tillegg til solpaneler med en effekt pa 75 kilowatt. Stasjonen blir selvforsynt med energi. Matvarer, personale og materialer fraktes opp.

Romstasjoner - baser i bane Bemannete romstasjoner i baner rundt jorden har lenge vært romentusiastenes drøm. Dette ville bety permanent «bemanning» av rommet - 24 timer i døgnet, 365 dager i året - og optimalt utgangs­ punkt for å møte nye oppgaver i verdensrommet. Også ved red­ ningsaksjoner i rommet ville romstasjoner være til uvurderlig hjelp. For selv om man har nådd langt i å utvikle roboter, er mennesket også i romforskningssammenheng den aller nyttigste «maskinen». Romstasjoner kan by på unike muligheter for laboratorier, astrono­ miske og meteorologiske observasjoner og overvåking av naturres­ surser. I små fabrikker med liten gravitasjon, kan man gjøre ekspe­ rimenter med mikrotyngde, krystalldyrking og framstilling av far­ masøytiske stoffer. Men først og fremst er romstasjonene en nød­ vendig plattform for videre utforsking av planetene. Entusiastenes drøm er nå i ferd med å bli håndfast virkelighet. Etter mange års forberedelser har Sovjetunionen allerede etablert sin første stasjon i rommet, Mir, som rett nok ikke er noen fullsten­ dig romstasjon, men som kan forbedres og utvikles videre. USA har sittet lenge på gjerdet, men har endelig bestemt seg for å bygge en romstasjon. President Reagan ga startsignalet i 1984, og forutsatt at Kongressen fortsetter å bevilge nødvendige midler, vil NASA snart kunne sette i gang byggearbeidene. Hvordan vil romstasjonen bli bygd? Den vil få en vekt på flere hundre tonn, og man må derfor bygge mindre moduler som settes sammen ute i rommet. Her vil romfergens enorme bæreevne på 30 tonn komme vel med. Omtrent 12 fergeturer er nok til å bringe alle modulene ut i bane. Etter nye seks turer vil alle instrumenter og annet utstyr også være bragt ut. Med byggestart i 1994 er det mulig å skysse ut det første mannskapet på fire i løpet av 1996. Kostnadene er beregnet til oppunder 15 milliarder dollar, mindre enn Apolloprogrammet i sin tid kostet. Både Europa, Japan og Ca­ nada skal levere enheter til stasjonen. I midten av 1990-årene kan så arbeidet begynne for alvor. Og siden «byggverket» ikke utsettes for slitasje verken fra gravitasjon eller noen form for korrosjon, må man regne med at det kan brukes i flere tiår framover.

EROBRINGEN AV ROMMET

29

4 Astronauter fra romfergen trener pa sammenkoplingsteknikk i rommet. Romstasjonen vil veie flere hundre tonn. De største modulene, som bolig­ kvarteret og laboratoriene, blir fraktet ut med romfergen klare til bruk. Den lange gitterkonstruksjonen må imidlertid fraktes i deler som blir satt sammen i rommet, omtrent som et byggesett. Noe av arbeidet skal gjøres av en fjernstyrt robotarm, og resten tar frittflyvende astronauter i romdrakter eller i spesielle konstruksjonsmoduler seg av.

30 Den kraftige Energia-raketten kan gjøre det mulig for Sovjetunionen å sende kosmonauter til Mars før år 2010

Livet på romstasjonen USAs Skylab og ikke minst Sovjetunionens langvarige ekspedisjoner i baner rundt jorden har fortalt oss relativt mye om hva slags vilkår mannska­ pene på romstasjonene må leve under. Et vanlig opphold vil vare tre måneder. Man vet blant annet følgende: langvarig vektløshet skaper problemer; det er viktig med regelmessig trening; og det er trangt (selv om det er romslig sammenlignet med forholdene om bord på en ubåt!). Med så mange nye og spennende oppgaver foran seg vil mannskapet trolig ikke måtte kjempe mot ensomhetsfølelsen. Men hva om det skjer en ulykke? Hva om noe av det tekniske svikter eller en av mannskapet blir alvorlig syk? På dette området jobber man på spreng, og man prøver å utvikle en rom-livbåt som skal kunne returnere direkte til jorden, uten å måtte vente på at det settes i gang redningsaksjoner derfra.

EROBRINGEN AV ROMMET

Videre etter Mir: det sovjetiske perspektivet I februar 1986 sendte Sovjetunionen ut et nytt romskip - deres første skritt i retning av kolonisering av verdensrommet. Laborato­ riet hadde navnet Mir («fred») og systemene om bord ble testet ut av et mannskap på to, som etter kort tid kunne melde at alt fungerte. Fra februar 1987 har Mir hele tiden hatt mannskap om bord. En av dem, Yuri Romanenko, satte ny rekord i sammenhen­ gende opphold i rommet, med 326 dager. Enda mer oppsiktsvek­ kende med sikte på planene for framtiden, er utprøvingen av ver­ dens kraftigste rakett, den sovjetiske Energia. Dette skjedde i mai 1987. Sammen med Mir vil denne raketten kanskje gjøre det mulig for sovjetiske kosmonauter å komme til Mars. Sovjetunionens hensikt med romprogrammet har ofte blitt mis­ forstått. Dette henger litt sammen med at Khrustsjov så på rommet som et propagandavåpen. Etter at Sovjetunionen tapte kappløpet til månen, har imidlertid sovjeterne lagt seg på et mer beskjedent nivå: De vil utvikle romstasjoner i baner rundt jorden. Med en serie på syv Salyut-romlaboratorier var de allerede et hakk foran på dette området. Sovjetunionens filosofi er å gå sakte, men sikkert framover. De støtter seg hele tiden til resultatene de har hatt tidli­ gere. Alt som kan brukes blir tatt vare på og tilpasset ny teknologi. Et eksempel på dette er transportfartøyet Soyuz som ble sendt ut første gang i 1967. Dette er stadig i bruk i en modifisert utgave. Mir nedstammer direkte fra Salyut. I de tilfeller hvor teknologien ikke virker, starter Sovjetunionens romforskere selvsagt også på nytt. Kappløpet til månen ble tapt fordi de aldri klarte å få den sovjetiske løfteraketten til å virke. Dermed begynte man på Energia fra grunnen av, og har utviklet en rakett med enorme potensialer sammenlignet med andre raket­ ter som brukes i dag; den europeiske Ariane kan ta 5-8 tonn med seg ut i rommet; romfergen tar 30 tonn; Energia klarer hele 200 tonn. Et par turer i året noen år framover er alt de trenger for å bygge opp en svær romstasjon. Mir vil om kort tid utgjøre kjernen i et gedigent kompleks av ulike moduler. Kvant er navnet på et astronomisk observatorium som allerede er på plass, og de andre enhetene vil følge etter med få måneders mellomrom; en mottaksstasjon, et verksted, en biome­ disinsk enhet og så videre. Den utvidete romstasjonen skal senere betjenes av en ny romferge, litt mindre enn den NASA-bygde rom­ fergen. Den skal sendes opp med Energia, og i 1990-årene vil den gå i «skytteltrafikk» med mannskap og forsyninger til og fra Mir.

Industri i verdensrommet Sovjetunionen oppdaget raskt den praktiske nytten av verdensrom­ met. De bruker for eksempel hele tiden værsatellitter og observasjonssatellitter i planleggingen innen jordbruket. De har også gjort sveiseforsøk i rommet, og de har utviklet utstyr som muliggjør me­ tallurgisk og farmasøytisk produksjon på Mir og Saljut. Enkelte vestlige observatører er overbevist om at sovjeternes overordnete mål er å få til en velutbygd industri i verdensrommet. Sollys som gjøres om til infrarød stråling, kan sendes som energi tilbake til jorden i en tynn laserstråle. Store solcelleskjermer på bakken omdanner laserstrålen til enorme mengder elektrisk kraft. Dette kan hindre den forventete energimangelen i det kommende århundre. I dag virker et slikt bilde som science fiction, men når vi vet hva Sovjetunionen hittil har fått til innen romforskning, er det mye som taler for at de klarer dette. I løpet av de fem år Sputnik 1 eksisterte, sendte Sovjtunionen det første levende vesen ut i rommet, de første sonder til månen og Venus og det første menneske i bane omkring jorden.

31

Stevnemøte i rommet: Den sovjetiske Sojus er fotografert fra en luke i det amerikanske romskipet Apollo, før de to fartøyene ble koplet sammen. Denne historiske begivenheten fant sted i juli 1975. Det man var opptatt av i forbindelse med denne hendelsen, var om dette ville bringe samarbeidet innen romforskning inn på nye veier.

◄ Ulf Merbold fra VestTyskland arbeider på Spacelab 1, som ble satt i bane av romfergen i november 1983. Etter 10 dager i bane, ble Spacelab satt på bakken for hovedettersyn. Flygningene med Spacelab var NASAs første forsøk på eksperimenter innen biomedisin og mikrotyngde i verdensrommet.

32 Diskusjoner om kolonier i rommet, baser på månen og på andre planeter er dagligdags for mange seriøse forskere

Kolonier i rommet Verdens science-fiction-forfattere har lenge skrevet om folk som bor i store, selvforsynte kolonier i baner rundt jorden, men først nylig er dette akseptert som et seriøst forskningsområde. Mannen som framfor noen har æren for dette heter professor Gerard O'Neill, ved universitetet i Princeton. I teorien kan en romhabitat - som koloniene ofte kalles - plasse­ res i faste baner nesten hvor som helst i rommet. Fordelen med å gå i bane nær jorden er at kolonien da blir lettere tilgjengelig. Den planlagte romstasjonen skal gå i bane ca 300 km fra jorden. Den store ulempen med en slik bane, er at kolonien ikke ville bruke mer enn ca. 2 timer på en runde rundt jorden. I en geostasjonær bane, ca. 36 000 km over jordoverflaten, får man en 24 timers dag/natt-syklus som på jorden. Dessuten vil stasjonen alltid være over samme punktet på jorden. Det helt ideelle er imidlertid en plassering enda lenger ute, på et punkt i månens bane. Dette punk­ tet kalles det femte Lagrange-punktet (L5) etter mannen som opp­ daget det, den fransk matematikeren J.L. Lagrange (1736-1813). I dette punktet er jordens og månens gravitasjonsfelt i balanse, og en gjenstand som plasseres her vil bli liggende. Å komme dit fra månen, eller å forlate stasjonen, vil kreve et minimum av energi.

▲ Denne kunstneriske fantasien over utviklingsmulig­ heter i rommet forestiller et stort laboratorium og observa­ torium utviklet i tilknytning til romstasjonen som ses i bakgrunnen. Den kan danne utgangspunkt for bygging av stadig større laboratorier og fabrikker - i følge enkelte spådommer. Det siste ville være et stort skritt i retning av å danne store, selvforsynende samfunn i verdensrommet.

Byggingen av kolonien En av de sentrale teoriene til O'Neill er at man ikke trenger å sende alt materiale til kolonien fra jorden. Mye av det kunne utvin­ nes i gruver på månen og videreforedles der, før man sender det ut til det femte Lagrange-punktet med en slags romkanon, en såkalt masseslynge. Denne bruker et kraftig magnetfelt til å aksellerere en fullastet slede til en meget høy hastighet. På den måten blir sleden slynget ut i rommet, som en stein slynges ut fra en katapult. Ideen er ikke bare fantasi, da man allerede har benyttet prinsippet på andre områder. Dessuten er tyngdekraften på månen bare en sjettedel av det den er på jorden. Man vil derfor trenge mye mindre energi på å frakte materiale fra månen enn fra jorden. Transportti­ den blir langt mindre og nøyaktigheten tilsvarende bedre sammen­ lignet med utskytning fra jorden. Et lignende system kunne brukes til utskyting av romfartøyer. Øy 1 For at en romstasjon skal være selvforsynt, må den selvsagt ikke være for liten. O'Neill foreslår å starte med en enhet som han kaller «Øy 1», som er stor nok til å forsyne rundt 10 000 mennesker. Han mener at størrelsen på en slik øy kan være forbausende liten. Med en diameter på bare 500 meter er de ytre mål bare fire til fem ganger større enn den romstasjonen USA har planer for i 1990årene. Volumet derimot, er omkring 100 ganger så stort. Den indre overflaten på en slik kule ville gi innbyggerne mer «luft» enn det man har i mange byer i dag. I tillegg ville det være plass nok til å drive et intensivt jordbruk for å dyrke maten som trengs. Det kunne bygges opp et landskap som ligner det vi har på jorden. Kolonien skulle ha en atmosfære så lik jordens som man måtte ønske å gjøre den, men uten forurensing. En korrekt innstilt rotasjon ville opprettholde en gravitasjon som den som vi er vant med. Gravitasjonsfeltet oppnås ved at kulen roterer med en rotasjonstid på cirka to minutter. Forsøk med frivillige har vist at de fleste mennesker lett kan tilpasse seg en slik rotasjon, men at det skaper problemer hvis rotasjonshastigheten er større. Dette er enda en faktor som setter en nedre grense for størrelsen på romstasjone­ ne. Jo mindre de er, jo fortere må de rotere for å oppnå «normal» tyngdekraft og dermed ville beboerne oppleve ubehag.

► Hvorfor bo i rommet? Bortsett fra at det ligger i menneskets natur a bosette seg pa nye territorier etter hvert som disse blir oppdaget, kan det finnes praktiske arsaker til bosetningen i rommet. Riktignok er det tvilsomt om arsakene ville være et mer effektivt handelssamfunn, slik det antydes her. Den svake tyngdekraften gjør det mulig a produsere verdifulle krystaller og andre stoffer, bedre enn det kan gjøres pa jorden. Enda viktigere er kanskje mulighete­ ne for nye energikilder i form av plattformer som samler sol­ strålene og sender dem videre til jorden. Dette kan bli løsningen pa en ventet energikrise pa jorden. Det beste og billigste stedet a lage disse solcellepanelene, er pa fabrikker i en romkoloni.

EROBRINGEN AV ROMMET

33

34 Dersom Sovjetunionen og USA samarbeidet, ville de klare å bygge en base på Mars innen år 2010

▼ En bemannet base pa Marsmanen Fobos vil kanskje se slik ut. Fobos har liten tyngde­ kraft, og er derfor et godt ut­ gangspunkt for utforskningen av Mars. Sovjetunionen sendte ut to sonder som skulle undersøke forholdene på Fobos nærmere. Kontakten med sondene ble brutt, men de rakk likevel å ta bilder av Fobos og Mars. Ved hjelp av disse observasjonene oppdaget man partikkelstrålingen rundt Mars.

Baser på planetene Kanskje vil den viktigste utviklingen i rommet i det 21. århundre være konstruksjon av baser på andre planeter. Det blir ikke lett, og det finnes bare noen få planeter som kan koloniseres. Merkur og Venus er for varme, og de ytre planetene er for kalde. Da gjen­ står månen, Mars og dens måner, og kanskje asteroidene. En del av det amerikanske romforskningsmiljøet som frykter at de taper terreng i rommet, mener at slike baser på planetene burde være USAs langsiktige mål. I USA er det to hovedretninger når det gjelder hvor den første basen skal bygges. Forskerne ved Johnson romsenter i Houston, Texas, holder på månealternativet, og vil gjerne starte gruvedrift på den nærmeste av planetene våre. Grunnen på månen inneholder både hydrogen og oksygen, og vil derfor gi en svært god betong. Dessuten har man erfaring med landing og oppstigning fra månen. Undersøkelsene som er gjort, tilsier at det skulle være mulig å byg­ ge opp en base på månen temmelig raskt. På den annen side pågår det en intens lobbyvirksomhet med sikte på at man først skal satse alt på å overvinne problemene med å sende folk til Mars, den røde planeten. Mars er et interessant politisk mål, siden sovjeterne allerede har gitt uttrykk for at de akter seg dit. Med sin Energia, i tillegg til erfaringene de har gjort med lange opphold i rommet, har de utvilsomt fått et forsprang. Men selv om Mars-prosjektet er aldri så fascinerende, kan det me­ get lett føre til enda et unødvendig kappløp med sløsing av ressursser. Kappløpet kunne lett føre til at det ble tatt for farlige sjanser bare for å komme først i mål. Slike synspunkter kom fram i studi­ ene som ble utført av en innflytelsesrik gruppe med Sally Ride i spissen. Deres anbefaling var: først romstasjonen, deretter månebase og først atskillig senere - Mars.

Glasnost i rommet? Takket være Gorbatjovs glasnost, som skaper avspenning mellom øst og vest, åpner det seg unike muligheter for et forskningssamarbeid mellom øst og vest. Det innebærer resultater som Sovjet­ unionen og USA hver for seg har problemer med å oppnå. Begge stormaktene har enorm styrke i verdensrommet. Sovjetunionen har sin styrke i løftekapasitet og kunnskap innen medisin i rommet, mens USA er ledende innen automasjon og kommunikasjon. Sam­ men kunne de kanskje klare å realisere en base på Mars før år 2010. Planetbase-teknologi Første betingelse for å skape en base hvor det kan bo folk, er å utvikle et pålitelig transportsystem til en overkommelig pris. De fleste ekspertene tror at man ikke kommer utenom en base som går i bane rundt jorden. Til å fly distansen mellom romstasjonen og månen (eller til og med Mars) trenger man bedre fartøyer enn dagens romferger. I rapporten fra Ride-gruppen heter det: «I løpet av de første turene vil utposten bli bygd ut til å omfatte et boligom­ råde, et forskningsområde, et månekjøretøy, små gravemaskiner og et forsøksområde for utvinning av oksygen fra grunnen på månen». Alt dette kan i realiteten skje i år 2000 eller 2005. På dette tids­ punktet vil fem mennesker kunne bo og arbeide i basen flere uker i strekk. I neste fase kan man tenke seg at folkene føler seg mer «hjemme på månen», og tallet på innbyggere kunne økes til rundt 30 mennesker. Disse vil ikke ha problemer med å oppholde seg der i flere måneder i strekk. Uansett hva romforskerne til slutt bestemmer seg for å satse på, tar man det mer eller mindre for gitt at man i løpet av det neste århundre vil lande på månen for å prøve å installere seg der.

▼ Her ser vi en stasjon i bane rundt den røde planeten Mars. Tegneren har tatt utgangs­ punkt i romstasjonen og de sentrale enhetene om bord, som er laboratorier og bolig­ kvarter. Boligenheten ligger i midten, og i enden av gitteret ses kommunikasjonssatelitten. En slik stasjon kan bygges opp i bane rundt Mars, eller den kan bygges i bane rundt jorden og deretter plasseres i bane rundt Mars. Dette er mulig selv med dagens teknologi.

EROBRINGEN AV ROMMET

► Dr. Sally Ride var astronaut på romfergen, og USAs første kvinne i rommet. Hun ledet NASAs studiegruppe som i 1987 la fram et handlingspro­ gram for romforskning. Programmet var noenlunde sammenfallende med et tilsva­ rende program lagt fram av den nasjonale kommisjonen i 1986. President Reagen bevilget 100 millioner dollar til NASA for utvikling av teknolo­ gien: romroboter og utstyr til gruvedrift på månen.

35

36 Prosjekter som romstasjoner og baser på Mars krever internasjonalt samarbeid

Utvidelse av romprogrammet I årene fram mot århundreskiftet vil vi oppleve en lang rekke ubemannete ekspedisjoner i verdensrom­ met. Det dreier seg om sterkere og bedre romteleskop, men også sonder som sendes til de største planetene. Ventelig vil sovjeterne sende nye sonder til Fobos etter den mislykkete ekspedisjonen i 1988. Disse vil bli etterfulgt av et nytt besøk på Jupiter, og nye møter med asteroider og kometer. Utviklin­ gen av romstasjoner vil gå sin gang, både i Sovjet­ unionen og USA. Dette er nødvendig med sikte på en framtidig bemannet ekspedisjon gjennom hele solsystemet, og med sikte på å nå Mars mot slutten av århundret. Det er vanskelig å si eksakt når dette kan skje. Både økonomiske og politiske forhold har betydning. Prøver vi å se lenger framover, er bildet mindre klart. Vil vi oppleve baser på planetene? De som til nå har vært med på å åpne dørene til verdensrom­ met, er overbeviste om at det vil komme, men at det er umulig å tidfeste det nærmere. Oppgavene som ligger foran oss er både utfordrende og vanskelige, men det samme gjelder allerede gjen­ nomførte prosjekter som Concorde, tunnelbygging under Den engelske kanal og måneferdene. Dette ► Utstyr som sendes ut i ver­ densrommet blir stadig mer komplekst og kostbart. Her henter astronautene Dale Gardner og Joseph Allan inn den defekte kommunikasjons­ satellitten Westar VI. De tar den med til romfergen for reparasjon og eventuelt salg. Gardner markerer dette pa humoristisk mate ved a feste en «til salgs»-plakat pa satellitten.

hører ikke lenger til det umulige. Arthur C. Clarke, en kjent «spåmann» innen romforskning, sier: «Framtidsutsiktene er som regel for optimistiske på kort sikt og for pessimistiske på lang sikt». Hvor sterk er viljen til å fortsette? Ser vi bort fra menneskets naturlige higen etter å erobre nytt land (i seg selv en motivasjon som er sterk nok), kan man tenke seg at praktiske årsaker vil virke som driv­ kraft, først og fremst en ventet energimangel. Det haster med å finne en løsning, og eksperter hevder at den beste og mest miljøvennlige måten å møte energi krisen på, er å bygge gigantiske solcellepaneler i verdensrommet. Sykdommer kan ha bedre mulighet for behandling i andre miljøer, og på planeter kan man finne råstoffer som er sjeldne på jorden. Til slutt må vi ta i betraktning den politiske siden. Ingen av stormaktene vil kunne klare slike gigant­ prosjekt på egen hånd. Dersom tilnærmingen mellom øst og vest fortsetter, vil vi trolig oppleve at de to supermaktene til slutt prøver å finne ut hvor langt de kan komme ved felles innsats. Kanskje vil vi, eller etterkommerne våre, oppleve at nasjonene setter nasjonal prestisje til side, og samler seg om globale mål? En slik utvikling vil i tilfelle kunne redusere faren for krig og uenighet landene imellom.

4

Romtratikk

i............

Behovet for et nytt framdriftssystem... Et ideelt oppsendingsfartøy... HOTOL... Solseil... Solceller, mikrobølger og laserkraft... lonerakettmotorer... Kontinuerlig eller pulserende kjerneframdrift... Daedalusprosjektet... Tidsreiser... Antistoffraketten... Interstellar ramjet... Reiser i fortiden... Selvforsynende verdensskip

•

।

-------------

•

~

................

Det mangler ikke på ideer om koloniseringen av solsystemet og menneskets kontroll av verdensrommet. Skal vi komme videre og få realisert drømmene, må vi klare å finne fram til rimelige, påliteli­ ge og effektive teknikker for framdrift. Med kjemiske raketter vil den menneskelige koloniseringen av verdensrommet bli begrenset. Mange av de store og moderne kommunikasjonssatellittene som brukes i fjernsyns- og telesammenheng, har produksjonskostnader som er lavere enn kostnadene med å plassere dem i verdensrom­ met. Utgiftene er flere ganger så store som det fjernsynsselskapene og andre satellittbrukere betaler. For å komme ut av en situasjon hvor aktiviteten i rommet begrenses av økonomiske forhold, må det utvikles nye og bedre framdriftssystemer. En annen side ved dette er at man ved kjemiske reaksjoner ikke klarer å produsere nok energi til framdrift av rakettene. Behovet for brennstoff øker jo lenger man skal ut i rommet, og jo fortere fartøyet skal gå. Det man trenger er ikke-kjemiske framdriftssystem som gir økt fart og økt utnyttelse av energien som produseres.

▲ Utviklingen av raketter startet i Tyskland. Hermann Oberth (midten foran) og Wernher von Braun (like bak, til høyre) var begge pionerer i dette arbeidet, og ses her foran noen rakettmodeller.

▼ En sovjetisk rakett er på vei til utskytingsrampen ved Baikonur. På en kjemisk drevet rakett utgjør brennstof­ fet størstedelen av avfyringsmassen. Brennstofftankene ligger i de første trinnene.

38 Romfergen er dyr i drift. Framtidig aktivitet i verdensrommet må baseres på fartøyer som er billigere å drive

Økonomi i verdensrommet Skal man kunne utnytte verdensrommet fullt ut, må dagens syste­ mer fornyes. Romekspedisjoner blir i dag hovedsaklig skutt opp med kostbare engangsraketter med kjemisk brennstoff. Og hver utskytning krever en ny rakett. Stasjoner som går i bane rundt jorden kan være helt nødvendige brohoder for den videre utforsk­ ningen av rommet. Det er økonomisk nødvendig å konstruere et romfartøy som er skreddersydd til formålet. Man trenger et ettrinns romfartøy som kan overhales og brukes om igjen mange ganger. Fartøyet må ha stor lasteevne og ikke være for stort, slik at utgifter til bygging og drift blir overkommelige. Fartøyet må kunne fjernsty­ res, slik at det ikke behøver å være kontinuerlig bemannet. Det bør være enkelt å manøvrere på bakken, og lett å håndtere og vedlikeholde, nærmest på linje med moderne rutefly. Når et fartøy brukes igjen og igjen, betyr det reduserte utgifter til bygging. Dermed kan man investere tilsvarende mer i forbere­ delsene og selve oppholdet i rommet. Brennstoffutgiftene er alltid små i sammenligning med de andre omkostningene og spiller liten rolle i økonomien. Slike systemer vil ikke bare revolusjonere de markeder som kan ha interesse i rommet, men også anspore til ytterligere anvendelse. Plassering av stasjoner i jordbaner vil ikke lenger være bestemt av prisen på bæreraketten, men av verdien av det materiellet som sendes ut. Bemannet utforskning av rommet vil bli relativt rimelig, i motsetning til de kompliserte prosjektene som er nødvendige med dagens teknikk, der lite brukes om igjen.

► Med HOTOL regner man med a kunne redusere kostnadene med å nå jordbanene til en femdel. HOTOL har dessuten gode styreegenskaper, og gjennom­ fører oppstigningen gjennom atmosfæren og tilbaketuren meget raskt. Disse tre faktorene vil kanskje bety at HOTOL revolusjonerer aktivite­ ten i verdensrommet etter omkring år 2000. Imidlertid er HOTOL-teknologien fremtidsut­ sikter som krever enorme summer å utvikle, sammenlig­ net med de billige og effektive romferdene som er ønskelig.

< Bemannete romskip etter den amerikanske romfergemodellen krever svært kost­ bare løfteraketter og et enormt kontrollsystem pa bakken. Romfergen må dessuten ha et lengre opphold for vedlike­ holdsarbeid mellom hver tur. Dette kan sammenlignes med at flyselskapene skulle basere seg på å sette bort et jetfly etter hver tur over Atlanteren til ettersyn og overhaling i to måneder. Under hver tur hadde det vært påkrevet med et bakkemannskap på 500 for a kontrollere alle prosesser og aktiviteter.

ROMTRAFIKK

Et luftbåret oppsendingsfartøy HOTOL (Horizontal Take Off and Landing = vannrett start og landing) er på et tidlig planleggingsstadium i Storbritannia. Fartøyet baserer seg på en ny type rakettmotorer der oksygenet i atmosfæren blandes med hydrogenet ombord i fartøyet. Dermed reduseres mengden av brennstoff, og vingene kan utformes slik at de gir best mulig flyprofil. Idet fartøyet tar av, har det en hastighet på 540 km/t, og det trenger en rullebane på cirka 2500 m. Fartøyet stiger med en vinkel på 24. Det bryter lydmuren etter to minutter og forlater kommersielt luftrom to og et halvt minutt senere. I en høyde på 26 kilometer flyr det med ni ganger lydens hastighet. Etter ni minutter er atmosfæren så tynn at oksygenet i atmosfæren ikke strekker til forbren­ ningen. Fartøyet går over til å bruke medbragt oksygen, og når sin endelige bane i en høyde av omkring 300 km. Når fartøyet skal returnere til jorden, vil nedstigningsvinkelen i starten være så høy som 80. Den blir mindre etter hvert som farten reduseres. I en høyde på omkring 25 kilometer, går den inn i en glidebane med overlydshastighet. Fartøyets lave masse og de store vingene hindrer overoppheting. HOTOLs styreegenskaper er dobbelt så gode som hos romfergen, og den vil derfor også kunne lande i Europa etter en tur i ekvatorialbanen. Siste del av landingsfasen foregår på samme måte som for romfergen, men litt roligere: Idet maskinen tar bakken har den en hastighet på litt over 300 km/t. Rullebane må være snaut to km. En passasjertur fra Europa til Australia med HOTOL vil ta en time - og da er det ikke vanskelig å tenke seg andre områder hvor fartøy av denne typen kan gjøre stor nytte.

Solseiling Utenfor jordbanene er det mulig å spare brennstoff ved å benytte solseiling. Når sollyset faller på en gjenstand, skapes det en kraft som virker i motsatt retning i forhold til der sollyset kommer fra. I ver­ densrommet, hvor tyngdekraften er ubetydelig og det ikke finnes luftmotstand, trengs det ikke store krefter for å sette et romfartøy i bevegelse. Over litt tid vil selv større fartøyer kunne oppnå brukbare hastigheter ved hjelp av disse kreftene. Når man beveger seg mot solen vil kreftene øke, men samtidig blir forholdene for solseiling vanskeli­ gere, fordi man seiler mot sollystrykket. Metoden, som kalles «kryssing mot vinden», er kjent for de som driver med vanlig seiling. I retning bort fra solen blir problemet omvendt, fordi man seiler med solvinden, og kraften minker. Da må man enten bruke større seil eller finne seg i at farten går ned etter hvert som solvinden blir mer og mer spredt med økende avstand til kilden. Det er mulig å erstatte sollyset med andre egnete lyskilder, for eksempel en høyenergilaser. Da ville man få energi både til å drive selve fartøyet framover og til det elektriske systemet. Med en laser kan man justere lysstyrken, og dermed slipper man situasjoner hvor man trenger større seil for å opprettholde samme fart. En annen løsning er å ha en hel rekke lasere som aktiviseres eller kobles ut for å regulere hastigheten. Et slikt konsept har ubegrenset rekkevidde, og gjør det mulig å nå bortimot ubegrensete hastig­ heter. Dette er derfor en aktuell metode å benytte når vi skal sende romskip utenfor solsystemet, mot stjernene. Det vil også være mulig å anlegge laserstasjoner ute i rommet, og bygge opp et helt rutenett til solseiling.

39

▲ Maskiner som utnytter solvinden vil ha store speillignende seil som er festet med lange kabler. De må ha omtrent samme dimensjoner som effektmottakerne på neste tekstside. Men de kan være mye lettere, siden de ikke utsettes for så sterke krefter og varmepåvirkninger.

40 Mye tyder på at man i løpet av de nærmeste tiårene vil klare å utvikle lasersendere med effekter på over en gigawatt

ROMTRAFIKK

▲ Det første forsøket i rommet med lette solpaneler, her blir de lastet ut fra romfergen i 1984. Solpaneler kan tas ned fra rommet og brukes om igjen. I framtiden vil det bli billigere å bygge solpaneler, og de vil bli mye lettere, omtrent 1/10 av dagens vekt.

< Dette er Antares lasersy­ stem ved Los Alamos-laboratoriene i USA. Systemet ble opprinnelig utviklet med tanke på å undersøke kjernereaksjo­ ner. Denne karbondioksidlaseren har fått nye anvendelses­ områder i forbindelse med ut­ viklingen av det rombaserte forsvarssystemet til USA: SDIprogrammet, også kalt «stjernekrigprogrammet». Utviklin­ gen av lasersystemet går mot sterkere laserpulser som varer lenger. Man ønsker også stråler som dekker større områder.

Elektrisk framdrift Det er ikke bare oppskytingsfartøyet som må være økonomisk og effektivt i drift. Det samme gjelder fartøy som er plassert i baner. De må kunne returnere eller gå i skytteltrafikk mellom to steder, omtrent som romfergen. Rakettmotorene som brukes må også kun­ ne sende ut forbrenningsproduktene med svært høy hastighet, slik at forbruket er så lite som mulig. En måte å oppnå høy utgangshastighet på, er å unngå kjemisk forbrenning til framdrift, og i stedet bruke ioner, det vil si ladete partikler, med høy hastighet. I ionestrålemotoren foregår dette ved relativt enkle prosesser der energien i ionenes bevegelse utnyttes til framdrift. Forbrenningsgassen lagres ombord i form av nøytrale atomer. Disse gjøres om til partikler med positiv ladning ved at man fjerner et elektron. Denne prosessen er lite energikrevende. lonene blir deretter påvirket av elektriske felt på flere kilovolt og kan dermed akselereres til hastigheter på minst 30 til 40 km i se­ kundet. Hastigheten er langt høyere enn man kan oppnå ved kje­ miske reaksjoner, og forbruket av drivstoff er mye lavere. Likevel må det tas hensyn til drivstoffet som trengs, og for store romskip som har et forbruk på flere titalls kilowatt, dreier det seg om store investeringer. Derfor er det en forutsetning for ionestrålemotoren at romskipet kan brukes mange ganger. Solcellepanel som omdanner sollys til elektrisk kraft er den mest brukte energikilden på dagens romskip. Slike solceller har likevel begrenset bruksområde. Når fartøyene kommer utenfor jordbanene, vil varmen fra solen bli så sterk at den ødelegger cellene. Når avstanden mellom fartøyet og solen øker, minker sollysets intensi­ tet, og effekten av solcellene reduseres. Solceller egner seg derfor best for ekspedisjoner i baner rundt jorden og månen, og i avstan­ der fra solen som tilsvarer omkring tre ganger jordens avstand til solen, og slike forhold er sjeldne. Et annet elektrisk framdriftssystem går ut på å oveføre kraft via en effektgenerator som befinner seg på et sted langt fra romskipet. Dermed kan man droppe alt som har med produksjon av drivkraft å gjøre ombord på fartøyet. Et enkelt mottakersystem for den over­ førte energien er alt som kreves. Energien overføres enten som mikrobølger eller lys. Størst effekt oppnås med mikrobølger, men det krever mer overføringsutstyr og større mottakerantenner enn tilfellet er for laserstråler. For å ta imot mikrobølger i en avstand på noen hundre tusen kilometer trengs antenner med en radius på noen titalls kilometer. Laserantenner vil være mye mindre, faktisk bare halvparten så store som mikrobølge-antennene. Dette er tilstrekkelig ved overfø­ ringer av laserstråler over en avstand tilsvarende strekningen mel­ lom jorden og solen. Fordelene ved å bruke laser er imidlertid ikke spesielt store hvis ikke energimengden overstiger den man får fra solen. For en avstand tilsvarende distansen mellom jorden og solen, vil det derfor kreves lasersendere på mer enn en gigawatt. I dag gjøres det store framskritt innen laserteknologien. Utviklingen skjer spesielt i militær regi. På grunn av laserstrålenes spredning vil man selv med høyenergilasere ha behov for større mottakere etter hvert som avstanden mellom romskipet og energikilden øker. Ved en tredje drivkraftmetode, kjernekraftreaksjoner, støter man ikke på dette problemet, og man vil kunne bygge fartøy som er mer kompakte. Fartøyet bringer da med seg en atomreaktor som er beskyttet på forsvarlig måte. Fra denne reaktoren får romfartøyet dekket alle energibeho­ vene. Et slikt romskip påvirkes ikke av avstanden til solen, og rom­ skipets levetid vil være den samme som for selve reaktoren.

41

A En ionestrålemotor i full størrelse. Disse motorene kon­ trollerer fartøyenes baner rundt jorden, lonene sendes ut gjennom gitteret på toppen av motoren. På sidene av hovedkammeret sitter magneter som forsterker ioniseringsprosessen, det vil si prosessen som ioniserer den nøytrale gassen som blåses inn i kammeret. Partiklene akselerer ved hjelp av kraftforsyningen ombord. Solceller produserer noen titalls kilowatt, men når ionestrålemotorene blir store og krever store mengder elektrisk energi, er man avhengig av atomreaktorer eller overføring fra en kilde utenfor romskipet.

42 Når den første satellitten sendes utenfor solsystemet, kan den kanskje fylle gass på en stasjon ved Jupiter

Å En framtidig drivstoffstasjon i rommet kunne se omtrent slik ut. Romfergen har ankret opp og får nye forsyninger av energi til en lengre tur. Sol­ panelene på toppen omdanner sollys til elektrisk kraft. Kjernekraftreaktorer er mindre enn solpanelene, men produserer likevel mye større mengder kraft.

Kjerneframdrift Kjernekraft er foreslått som energikilde i romskip. Man tenker seg at kjernekraften skal produsere nok elektrisk kraft til å drive en ionemotor. Kraften som frigjøres fra atomet kan også brukes direkte til å aktivisere drivstoffet og skape trykk. En slikt metode kan mak­ simalt gi en hastighet som er tre til fire ganger høyere enn den man oppnår med kjemisk drivstoff. Men fordelen med denne meto­ den sammenlignet med solenergi eller elektrisk kraft er at atom­ kraft gir et høyt utstøtingstrykk. Kjernekraft vil heller ikke medføre variasjoner som følge av kort eller lang avstand til solen, slik tilfel­ let er med solenergi. Felles for metodene vi har vært inne på er at de bruker en del tid på å opparbeide hastigheten. Når det dreier seg om kjerneframdrift er det nok at motorene er aktive over korte­ re tidsrom. Dette er viktig for ekspedisjoner til månen og de nære planetene som Mars og Venus, men det spiller mindre rolle for turer til planetene lenger ute i solsystemet. Et eksempel på framdrift med kjernekraft er en kontinuerlig pro­ sess i fisjonsreaktoren som produserer nok varme til å aktivere driv­ stoffet. Det er ikke nødvendig å forbrenne drivstoffet. Det varmes opp, og det vil si at trykket øker, eller at molekylene beveger seg raskere og i alle retninger. Når temperaturen er ekstremt høy, blir molekylenes hastighet også ekstremt høy. Bevegelsesenergien ut­ nyttes til å bevege romskipet i én bestemt retning. En lett gass, vanligvis hydrogen, slippes gjennom kjernen i reak­ toren hvor fisjonen foregår. Fisjonsenergien ledes til gassen og var­ mer denne opp. Hydrogengassen slippes så ut gjennom rakettdysen slik vanlige rakettmotorer utstøter forbrenningsprodukter. Ved slike systemer begrenses utstøtingshastigheten av rakettens materialegenskaper. De må tåle høy temperatur og høyt trykk. Systemet er avhengig av effektiv gasstrøm gjennom reaktoren. Dersom materialene ikke har høy nok motstandskraft mot høye temperaturer, kan dette bøtes på ved at rakettmotoren støter ut massen i en puls i stedet for kontinuerlig utsending av masse. Kjerneladningene slippes ut bak fartøyet og eksploderes der. Trykket fra eksplosjonen sprer seg ut i rommet og noe av det fanges opp av en skyveplate i bunnen på romskipet. Dette skjer i løpet av få sekunder, og materialet i platen utsettes dermed ikke for konti­ nuerlig varme. Impulsene fra eksplosjonene dempes med støtdem­ pere, og ved å gjenta denne prosessen oppnår man ønsket hastig­ het. Platen vil selvsagt bli utsatt for slitasje, og dette setter grenser for hvilke hastigheter som kan oppnås. Det er likevel snakk om imponerende utstøtningshastigheter på 40 til 50 km i sekundet, og med et høyt trykk. Et magnetfelt rundt platen vil bremse eksplosjonproduktene. Dermed beskyttes platen mot nedbryting, og man kan oppnå enda høyere hastigheter. Begrensningene i systemet lig­ ger i hvor mye drivstoff som går med til kjerneeksplosjonene og å bremse reaksjonsproduktene, men det er mulig å oppnå utstøt­ ningshastigheter på 100 til 200 km i sekundet, om enn med et lavere trykknivå. Det er lagt ned mye arbeid i å utvikle dette systemet. Det mest kjente prosjektet er Prosjekt Orion, som omfatter undersøkelser fra 1957 til 1965. Her ble det blant annet brukt fisjonsbomber med eksplosjonskraft på ett kilotonn. For å bevise framdriftsprinsippet ble det gjort forsøk på bakken med modeller og vanlig sprengstoff. Teoretisk hadde fartøyet tilfredsstillende egenskaper og potensialer, men videre studier av dette systemet ble likevel stanset. Den inter­ nasjonale avtalen om reduksjon av prøvesprengninger var i ut­ gangspunktet myntet på atomvåpen, men medførte at det heller ikke kunne drives forsøk med atomdrevne fartøyer.

▲ ► Daedalus passerer Neptun med sin måne Triton (over) på vei ut av solsystemet og inn i det interstellare rommet. Når stjerneskipet har brukt opp drivstoffet i det første trinnet, kastes dette trinnet av. Rakettmotorene i det første trinnet er tent, og de skal bare gi romskipet nok fart til å gli fram til målet. Neste trinn fortsetter mot målet alene. Den tekniske tegningen til høyre viser de forskjellige delene av skipet. Motoren er nederst, og over den drivstofftankene. Nytte­ lasten med datamaskiner, sonder, vitenskapelige instru­ menter og utstyr for vedlike­ hold, er plassert i fronten.

ROMTRAFIKK

Første satellitt forbi solsystemet Den rakettmotoren som skal drive den første sonden utenfor solsystemet vil være bygd på atomimpulskonseptet. Arbeidet med slike motorer er i gang, og i første rekke dreier det seg om et fartøy som skal ut til de mest nærliggende planetsysteme­ ne utenfor vårt eget solsystem. Den britiske interplanetariske foreningen satte i 1973 ned en gruppe som skulle undersøke mulig­ hetene for en interstellar ekspedisjon - det såkalte Daedalusprosjektet. Man visste på forhånd at framdriftsspørsmålet var den viktigste begrensende faktoren i prosjektet, og gruppen satset derfor på en ubemannet forbiflyvning av Barnardstjernen. Denne stjernen ligger omtrent seks lysår fra solen. Fartøyet bestod av en totrinns kjerneimpulsrakett. Det ville bruke omtrent 50 år på distansen. Driv­ stoffet og raketten er tilsammen 54 000 tonn, og drivstoffet alene veier 50 000 tonn. Like etter akselerasjonsfasen skal raketten ha en fart som tilsvarer 12prosent av lyshastigheten. Omkring 20 år går med til planlegging, bygging og prøving av fartøyet, og fremdriftssystemet. Og man regner med at etter femti års stjerneferd, vil radiosignalene bruke seks til ni år på å sende informasjon tilbake

til vårt solsystem. Framdriftssystemet bruker elektronstråler til implosjon av små kuler av deuterium og helium III, til fusjonsreaksjoner finner sted. Fisjonsenergi er ikke tilstrekkelig til å drive et stjerneskip, og driv­ stoffer til eventuelle fusjonsreaksjoner i framdriftssy­ stemet resulterer i for mange skadelige nøytroner. Helium III er et svært sjeldent grunnstoff, og forekommer bare i konsentrasjoner på 10 million­ deler av naturlig helium. Men siden 17prosent av atmosfæren rundt Jupiter består av helium, er det nok til millioner av Daedalus-fartøy. Noen har lansert tanken om fabrikker i rommet for å skille ut og samle opp og anrike helium-lll fra atmosfæren rundt Jupiter. Mot slutten av turen til Barnardstjernen vil stjerne­ skipet sende ut en rekke små sonder som skal spre seg ut i planetsystemene som eventuelt finnes i området. Opplysningene fra disse sondene og fra selve stjerneskipet vil fanges opp av et radiote les kop på jorden. For å sikre at romskipet fungerer i de 50 årene som er planen, er det utviklet to robotsystemer som skal utføre vedlikeholdet og reparere alle tenkelige skader under hele ekspedisjonen.

43

44 En astronaut som reiser 10 år gjennom rommet med en hastighet nær lyshastigheten, vil finne at jorden er blitt en million år eldre når han vender tilbake - i teorien

▼ En enkel test pa tidsfor­ skyvningen er a montere svært nøyaktige ur ombord i et fly og sammenligne dem med vanlige ur pa bakken. Et forsøk i 1975 gikk ut pa a monterte flere atomur i dette marineflyet som sa fløy fem ganger rundt Chasapeake-bukten. Kontrolle­ ne etter hver tur viste at urene hadde vunnet tre milliarddels sekund per time i forhold til urene som var oppbevart i en container pa bakken. Denne testen bekreftet Einsteins rela­ tivitetsteori med et avvik pa mindre enn en prosent.

Grenser for tidsreiser I relativitetsteorien blir tid, rom og stoff bundet sammen til en enhet. Dette forårsaker en rekke forstyrrelser i tidsdimensjonen. De fleste av oss kjenner den såkalte «tvillingeffekten». En astronaut som forlater jorden og reiser med stor hastighet til en eller annen stjerne langt borte, vil være yngre enn sin tvilling når hun eller han kommer tilbake til jorden. Hva har skjedd? På reisen vil tiden gå langsommere i romskipet enn den gjør på jorden. Men astronauten i romskipet merker ikke dette fenome­ net. Ved hastigheter som nærmer seg lyshastigheten går alle biolo­ giske prosesser tilsvarende langsomt - i takt med at tiden går lang­ sommere. For astronauten virker alt som normalt. Når hun vender tilbake er det nok vanskelig å fatte at virkeligheten på jorden har «løpt fra» astronauten. Det er ganske sikkert umulig å leve med. Hvor stort utslag effekten gir, er avhengig av romskipets hastig­ het. Lyshastigheten har en nøkkelrolle i relativitetsteorien, og tids­ forskyvningen avhenger av hvor nær opp til lysets hastighet rom­ skipet kommer. Dette kan vises med et eksempel. En reise til nær­ meste stjerne og tilbake med 99% av lyshastigheten tar omtrent ni år sett fra jorden (tvillingsøsteren). Astronauten vil bruke bare 16 måneder. Dersom farten økes til 99,9% av lyshastigheten, vil reisetiden slik vi oppfatter den fra jorden være bortimot uforandret, mens en astronaut ville bruke fem måneder. Når astronauten kommer tilbake, ligger jorden langt foran ham i tid. Hun har faktisk reist inn i framtiden. Ved å forlenge reisen i rommet, og ved å holde farten så tett opp under lyshastigheten som mulig, kan man i prinsippet reise hundrevis, ja tusenvis av år fram i tiden. Et romskip ville bruke 10 år på en reise rundt galaksen. Astronauten ville imidlertid komme tilbake til jorden en million år etter at hun forlot den! Vil vi i framtiden komme så nær lyshastigheten at tvillingeffek­ ten blir merkbar for mennesker? Uten denne effekten blir reiser mellom stjernene uakseptabelt lange. Romskipet måtte fryse ned astronautene, eller operere med flere generasjoner av astronauter. Problemet er at lyshastigheten er så høy - cirka 300 000 km pr sekund. Lyset bruker bare rundt ett sekund fra jorden til månen. I dag bruker et romskip flere dager på den samme distansen. Et romskip som går med lysets hastighet ligger altså langt, langt inn i framtiden. På en annen side: Lykkes man i å finne en egnet energikilde, er det ingenting i veien for at romskipet står klart i løpet av 300 år. Dette er en av de få høyteknologiske fantasiene som ikke blir virkelighet for noen av oss som lever nå.

► Dette bildet viser spor etter hurtige elementærpartikler i et boblekammer. Elementær­ partikler kan akselereres til hastigheter meget nær lys­ hastigheten. Da blir det mulig å fotografere spaltningen. I et forsøk spaltes myoner på omkring to mikrosekunder når de er i relativ ro. Men spaltnin­ gen kan vare inntil 20 timer når de beveger seg med hastighet nær lysets. Disse målingene bekrefter Einsteins relativitetsteori med stor nøyaktighet.

▼ Slik kan man tenke seg et sort hull i silhuett mot Melkeveien. Lysstraler fra stjernene bak bøyes av mot hullet pa grunn av den enorme gravitasjonskraften og pakker hullet inn i en lys halo. En asteroid som beveger seg mot hullet blir revet i stykker.

ROMTRAFIKK

En annen måte å reise i tid på er å bruke tyngdekraften. Tyngde­ kraften får nemlig tiden til å gå saktere, så når klokker plasseres i et rom hvor det ikke finnes tyngdekraft, vil disse gå merkbart langsommere enn klokkene på jorden. Det er faktisk mulig å måle tidsforskjellene mellom et ur i toppen på et tårn og et annet nede på bakken. Vel å merke må man bruke svært følsomme atomur. I løpet av et menneskes levetid vil denne effekten føre til at de som bor høyt til fjells lever et pikosekund (en billiondels sekund) lenger enn de som bor i lavlandet. Til tross for at det her er snakk om minimale effekter, er konse­ kvensene dramatiske når man beveger seg i nærheten av gjenstan­ der hvor tyngdekraften er stor. På overflaten av en nøytronstjerne, hvor tyngdekraften er flere milliarder ganger større enn på jorden, vil derfor tiden gå bare halvparten så fort som hos oss. Den endeli­ ge tidsgrensen nås like ved et sort hull. På hullets overflate står tiden formelig stille i forhold til på jorden. Selv med den nødvendi­ ge kunnskap og teknologi er det lite trolig at det noen gang vil foregå romaktivitet i nærheten av et sort hull. De sterke kreftene rundt disse hullene ville ødelegge et eventuelt romfartøy før vi fikk målt tidseffektene. Reiser i tid skjer bare i fantasien.

45

46 Reiser mellom stjernene forutsetter langt bedre metoder enn de som brukes i vårt eget solsystem

Antistoffrakett Det mest ideelle systemet for framdrift av raketter er fotonraketten. Her brytes stoffet fullstendig ned i produksjonen av energi. Energien sendes ut i stråler som skaper trykk, og ut fra den kjennskap man har til fysikk i dag, er det uråd å tenke seg en bedre energikilde og et bedre drivstoff enn dette. For å oppnå en så effektiv drivstofflast som mulig, må alt drivstoffet kunne omdannes til energi. Kjerneprosesser omdanner bare en prosent av driv­ stoffet til energi, og mange er derfor opptatt av å ta i bruk antistoff som drivstoff. Antistoff finnes overhodet ikke i vår del av universet, og må derfor produseres. Produksjon av antistoff krever minst to ganger så mye energi som mengde antistoff som blir produsert. Et slikt energibehov i tillegg til høye pro­ duksjonskostnader, gjør det vanskelig å produsere antistoff ombord i fartøyet. Og om antistoffet ble produsert før avreise, ville man stå igjen med et lagringsproblem, siden massive vegger ville sette igang nedbrytingsprosessen. En mulig løsning ville være å lagre antistoffet i magnetfelt. Videre vil man ha problem med å lede energien bort fra selve fartøyet på en effektiv måte. Selv små mengder slik energi på avveie ville resultere i at fartøyet øyeblik­ kelig «fordampet».

Interstellar ramjet Interstellar ramjet er et annet fartøy som også kan oppnå relativistisk hastighet. Fordelen er at fartøyet ikke behøver å ha med drivstoff ombord. Fremdriftsystemet får alt drivstoffet utenfra. Det har derfor ubegrenset kapasitet både når det gjelder rekkevidde og hastighet. Dette systemet har et enormt potensiale. I rommet mellom stjernene finnes hydrogengass i nøytral og ionisert form. Denne gassen samles opp av fartøyet og ledes inn i reaktoren ombord, hvor noe av massen omdannes til fusjonsenergi. Energien benyttes til å aktivisere stoffet i bakparten for å skape trykk. Når det er snakk om høy-relativistiske hastigheter i områder av verdensrommet med mye hydrogen­ gass, må trakten som samler opp hydrogengass ha en radius på 2,000 km. Harde materialer i så store konstruksjoner ville gi altfor stor tetthet, og dessuten ville overflaten hele tiden være utsatt for varme og angrep fra høyenergipartikler som raskt ville ødelegge den. Dette er grunnen til at man ser for seg en inntakstrakt av magnetfelt. Feltene vil tiltrekke seg hydrogenionene og føre disse videre til reaktormunningen foran i fartøyet. Er det liten tilgang på ionisert hydrogengass, vil en laserstråle foran ramjeten ionisere gassen.

ROMTRAFIKK

Er det mulig å reise tilbake i tiden? Vi vet at vi kan reise inn i framtiden, enten ved bevegelse eller ved hjelp av tyngdekraften. Det er likevel en hake ved dette. Hva med å komme seg tilbake igjen? Det synes verre, men hvorfor? Relativitetsteorien sier følgende: En gjenstand som kan bevege seg fortere enn lyset, kan reise bakover i tiden. Den samme teorien tillater imidlertid ikke at noe går raskere enn lyset. En gjenstand i bevegelse blir tyngre når farten øker, og motoren må presse har­ dere og hardere for å øke hastigheten ytterligere. I eksperimenter med elementærpartikler er den økende tyngdeeffekten svært fram­ tredende. Man må derfor bygge akseleratorer hvor dette tas hensyn til, men det er fortsatt ikke mulig å oppnå høyere hastighet enn lyset. Denne naturloven må vi leve med i framtiden - det er altså ikke spørsmål om manglende kunnskap. Reiser i fortiden kan også avvises på andre grunnlag, men da er det mer snakk om filosofiske betraktninger. Tenk deg at noen reiser tilbake i tiden, til året før han ble født. Han dreper sin mor. Hva skjer så? Siden moren hans er død, vil han ikke bli født, og når han ikke er født, vil han verken kunne foreta reisen i tid eller drepe moren. Men om moren ikke blir drept, vil sønnen som foretar tidsreisen, bli født! Slike selvmotsigende tankeeksperiment slår bei­ na under ideen om reiser til fortiden. De samme problemene støter man på ved alle forsøk på å kom­ munisere med fortiden ved å bruke forskjellige signaler. Sett at man klarte å lage en maskin som kunne sende meldinger tilbake til fortiden. Da skulle man også kunne gi maskinen en melding om å sprenge seg selv i luften. Vi kan tenke oss: klokken to pro­ grammerer vi inn et slikt signal som vi ønsker at maskinen skal motta en time tidligere, altså klokken ett. Idet maskinen mottar signalet om å sprenge seg selv klokken ett, eksploderer den. Vi står overfor det samme paradokset som med sønnen som reiste tilbake i tiden. Maskinen eksploderer når den får melding om det. Ergo har vi ingen maskin å programmere klokken to, og ingen maskin som kan motta beskjeden, eller eksplodere. Men om den ikke går i lufta, blir meldingen sendt... Til tross for problemene som er knyttet til det å kommunisere med fortiden, er det likevel mulig for noen størrelser å reise tilbake i tiden. Det er ingenting i relativitetsteorien som konsekvent avviser bevegelser som er raskere enn lyset. Selv om det er umulig for vanlige gjenstander å bryte den magiske grensen ved lyshastigheten, finnes det kanskje partikler som bare kan bevege seg raskere enn lyset. For disse partiklene blir forholdet til den magiske gren­ sen snudd på hodet - og blir en «fartsgrense» de ikke kan komme under. Slike tenkte partikler kalles tachyoner. Dersom det finnes slike tachyoner, vil man i enkelte tilfeller opp­ leve deres bevegelse som en bevegelse bakover i tiden. For at para­ doksene vi har vært inne på tidligere ikke skal ødelegge dette bil­ det, bør det legges til at mennesket ikke kan kontrollere disse par­ tiklene på en slik måte at vi kan bruke dem til å sende signaler til fortiden. Slike signaler kan for eksempel bare være mulig når vanlige partikler og tachyoner vilkårlig påvirker hverandre, for ek­ sempel. Til nå har man ikke funnet beviser for at tachyoner virkelig eksi­ sterer og mange teoretikere hevder at ideen om slike partikler bare er oppspinn. Når det er sagt - ideen har i alle fall blitt så seriøst oppfattet at man har undersøkt saken nærmere. Undersøkelsene har vært konsentrert om produkter fra reaksjoner mellom høyenergipartikler. I årene som kommer vil man kunne undersøke stadig høyere energier, og hvem vet om det en dag dukker opp en tachyon? I så fall vil synet på framtiden bli temmelig forandret.

47

4 Slik kan man tenke seg en interstellar ramjet, eller et «ramscoop» stjerneskip. Istedenfor å ha store drivstoffbeholdere om bord, vil det bruke hydrogenatomene som finnes i rommet. Atomene samles opp ved hjelp av magnetfelt som styres via in­ strumenter ombord. De store magnetfeltene vil forsyne stjerneskipet med alt det drivstoff som trengs for å holde motorene i gang. Fordi byggematerialet i selve romskipet også påvirkes av de magnetiske kreftene, er det begrenset hvor sterke magnet­ feltene kan være. Størrelsen på feltene er avgjørende for opptaket av drivstoff, og dermed for hvor effektiv metoden kan bli. Det er imidlertid snakk om svært store hastigheter.

48 En reise med et verdensskip gjennom hele universet ville trolig ta flere tusen år

Verdensskip Interessen for å bruke raske stjerneskip til interstellare reiser har vært stor. Et alternativ er å bruke skip som går mye saktere. I et slikt fartøy ville et helt samfunn kunne opprettholde en normal eksistens ute i rommet. Dermed ville kommende generasjoner kun­ ne velge om de ville utforske eller bosette seg på andre planeter de eventuelt «møter på veien». Fartøyets hastighet ville bare være en brøkdel av lysets hastighet, og for å kompensere for tiden som går med, må fartøyet være så stort at det på en måte blir en egen liten verden. Skipene må være av en slik størrelse at det blir eksi­ stensgrunnlag for befolkninger på flere hundre tusen i tusener av år framover. Det mest sannsynlige er at man får grupper på ti - tjue verdensskip. En slikt større samfunn sammensatt av flere små vil bety større økologisk og kulturell stabilitet for alle, og resul­ tatet er at de vil stå bedre rustet til å møte eventuelle kriser. Den enkleste modellen som gjør det mulig for beboerne å bringe med seg det mest grunnleggende av kulturen og miljøet på jorden, er en roterende sylinder hvor beboerne holder til innvendig. På grunn av de sterke mekaniske kreftene som begrenser dimensjone­ ne, vil man måtte bruke kvalitetsstål i det ytre skallet. Alle elemen­ tene som trengs her (jern, nikkel, kobolt, titan og aluminium) finnes i store mengder i det asteroide beltet. Sylinderen ville ha en diameter på omkring 10 km og en lengde på omkring 115 km. Skipet kunne rotere rundt sin egen akse med en omløptstid på fem minutter for å skape omtrent samme tyngdevirkning inne i sylinderen som den man har på jorden. Dette stjer­ neskipet kunne ha en befolkning ombord på rundt 700 000 menne­ sker. Skipets totale vekt vil være bortimot 550 milliarder tonn inklu­ dert jordmasse og atmosfære (som vil bli tatt enten fra jorden eller fra en gassplanet i verdensrommet). Et slikt bilde av et verdensskip er kanskje i for stor grad preget av behovene menneskene har på den planeten vi lever på i dag, men det gir i det minste et visst inntrykk av hva slags ingeniøroppgaver det her er snakk om. ► Slik kan en kunstner forestille seg romkolonien. I store trekk vil man etterligne omgivelsene pa jorden. Dette regnes som en forutsetning for å lykkes med den langsiktige befolkningen av verdensrom­ met. I verdensskipene ma man klare å etablere bortimot de samme forholdene som mennesket lever under pa jorden. I motsetning til en romkoloni pa en planet, som far lys fra solen, er belysnin­ gen i et verdensskip kunstig. Av psykiske grunner er det nødvendig med skumring, morgengry og en døgnrytme pa 24 timer, slik som pa jorden.

ROMTRAFIKK

▼ Nar man har opprettet baser i verdensrommet, vil det ikke by pa problemer verken teknisk eller økonomisk å bygge de verdensskipene man ønsker. Stanser man opp i et solsystem, slik det er vist på dette konstruerte bildet av en pionerflåte med astronomisk rekkevidde, kan man få påfyll av brennstoff. Og når verkstedkapasiteten er stor nok, vil man også kunne få nye tanker og pulsutløsere underveis, og dermed legge ut pa en enda lengre reise mot nye stjerner og deres solsy­ stemer. På denne maten ville man kunne reise gjennom hele galakser. Om noen fa genera­ sjoner vil livet på jorden være «oldtidskunnskap», og kanskje være omgitt av et religiøst skjær.

For å drive et så stort fartøy som det her er snakk om, kreves det en kraft som er en million ganger større enn den totale kraftpro­ duksjonen verden har i dag. Denne kraften må kunne kontrolleres til enhver tid, og verdensskipet er derfor avhengig av å ha den ombord. I dag kjenner man til en praktisk metode å løse dette problemet på, nemlig ved såkalte ytre kjernepulsraketter. Man har beregnet at verdensskipet i utgangspunktet vil ha en totalvekt på rundt 2700 millioner tonn. Av dette utgjør drivstoffet alene cirka 2150 millioner tonn. Et verdensskip vil bringe med seg kjernepulsladninger som består av 80 tonn deuterium. Slike mengder deuteri­ um er tilgjengelig i atmosfæren rundt de store gassplanetene. I et prosjekt av denne ufattelige størrelsen blir søkingen etter selv slike drivstoffmengder et overkommelig problem. Tilgangen på drivstoff til rakettfartøy begrenses av hvor store mengder hydrogen og helium som finnes i solsystemet. Når det gjelder materiale som går med til byggingen av verdensskipene, vet man at det i asteroidebeltet finnes nok råstoff til å bygge rundt 170 000 verdensskip. Det vil selvsagt aldri komme på tale å bygge så mange fartøy. Tallet representerer bare en øvre grense. Kapasite­ ten på området vil hele tiden være avhengig av den teknologi man har til rådighet når det gjelder å utvinne, sortere og foredle de asteroide mineralene. Først når man kommer så langt at man kan bygge de nødvendige verdenskipene ved baser i verdensrommet, vil det være mulig å befolke og utforske hele galaksen.

49

50 Forskjellige raketttyper er egnet til forskjellige typer oppgaver

▼ En romfergeastronaut i ferd med a undersøke en bevegelig romstruktur. Astronauten står pa en arm som styres fra romskipet. Svært mye av verdensrommets framtidige virksomhet avhenger av store romkonstruksjoner. Derfor er man avhengig av at mennesker jevnlig foretar vedlikeholdsekspedisjoner til in­ stallasjonene. De spiller en sentral rolle for aktiviteten i verdensrommet bade pa kort og lang sikt.

Veien videre fraktefartøy som bringer stadig større mengder I hvilket tempo befolkningen av verdensrommet skal materiell ut i forskjellige baner. skje, vil være avhengig av hvor fort man kommer Bruk av kjernekraft som framdriftsmiddel utløser fram til økonomiske og effektive driftssystemer av stor radioaktivitet. Derfor krever passasjertransport forskjellige kategorier, slik at man dekker de ulike en effektiv avskjerming, som sannsynligvis blir fartøyenes behov. Hver type har sine fordeler og meget tung. Ved månereiser vil man benytte ulemper. Store hastigheter krever kraftige, effektive lonedrevne systemer til godstransport, mens det framdriftssystemer, men som er tunge for romskipet ved bemannete ekspedisjoner vil bli brukt kjerneå transportere. Lette og raske romskip må drives af kraftsystemer som gir mer kraft og en akseptabel «fjernenergi». reisetid. Det er et langt skritt fra rakettutskytninger fra Disse refleksjonene vil gå igjen når det gjelder jorden beregnet på romstasjoner i jordbane til inter­ menneskenes virksomhet videre ut i verdens­ planetariske stjernereiser. For å få i stand en rommet. Ved godstransport, hvor man primært ikke permanent bemannet base i rommet og på månen er opptatt av tidsaspektet, vil man kunne benytte må man utvikle et ett-trinnssystem som kan brukes lonedrevne systemer. Da baserer systemene seg på på nytt og på nytt. Skulle man av en eller annen kraft fra reaktorer ombord, eller kraft fra stasjoner grunn ikke lykkes i dette, vil virksomheten i verdens­ utenfor. Når det er snakk om ekspedisjoner hvor det rommet likevel fortsette, men det vil gå saktere og gjelder å presse reisetiden ned til det minimale, vil koste mer. man i økende grad benytte kjernekraft (kjernefisjon Er man først kommet inn i en bane i verdens­ eller kjernepuls). rommet, kan man velge mellom en rekke systemer Enda lenger fram i tiden ligger ekspedisjoner for framdrift. De vi har vært inne på er bare noen utenfor selve solsystemet. Det betyr økt fart, og det få blant mange. De ulike systemene vil trolig bh er trolig at det første alvorlige forsøket på å passere brukt i forskjellige deler av solsystemet, avhengig av solsystemet vil skje ved hjelp av laserdrevne lysseil hvilket nivå den tekniske utviklingen ligger på, og og kjernefisjonseksplosjoner. Før den tid vil det avhengig av tilgangen på kraft i det aktuelle finnes en rekke fartøyer i rommet som alle har sine området. oppgaver de skal løse på forskjellige måter. AntiNår det gjelder ekspedisjoner i baner rundt jorden stoffraketten og «ramscoop» raketten er blant de er det mest aktuelt å bruke lonedrevne systemer aktuelle prosjektene med sikte på interstellare som får kraft enten fra solceller eller via stråling fra framstøt. Rakettene er ganske forskjellige, men har fjerntliggende kraftstasjoner. De vil fungere som 'to fellestrekk - de er økonomiske og effektive i drift.

Intelligens i rommet Bioastronomi, en ny vitenskap... Besøk fra rommet... Universet er forutbestemt for liv... Mulighetene for liv utenfor jorden... Den siste utviklingen... Hva om det oppdages liv andre steder i rommet?

Tanken på at det kan finnes liv og intelligente vesener andre steder i universet er slett ikke av ny dato. 400 år før Kristus skrev f.eks. den greske filosofen Metrodorus fra Chios: «Det virker påfallende å finne bare en hvetespire i en stor åker, og å finne bare én levende verden i et uendelig univers.» Likevel var det ikke mulig å begynne letingen etter liv utenfor jorden før i andre halvdel av vårt århun­ dre. Man måtte avvente utviklingen av radioastronomi og rom­ forskningen, som først i de siste 30 til 40 årene for alvor kom i gang. Slik har det seg at en idé som menneskene var opptatt av for mange hundre år siden, nå har utviklet seg til en ny, spen­ nende vitenskap, som kalles «bioastronomi». I 1982 stiftet Den in­ ternasjonale astronomiske union (representerer alle astronomer i verden) en ny avdeling: Bioastronomi. Det er en kommisjon som har til oppgave å forsøke å finne liv utenfor jorden. Den første presidenten i den nye avdelingen i foreningen var Michael D. Papagiannis, professor i astronomi ved universitetet i Boston.

Panspermia og UFOer Både lekfolk og vitenskapsmenn har lenge vært opptatt av spørsmålet om det finnes liv andre steder i universet enn på kloden vår. Kort tid etter at Charles Darwin hadde presentert sin utviklings­ teori, kom Hermann Richter med teorien om at de første levende vesener kom til jorden fra universet. Richter kalte dem derfor «cosmozoa». 11901 kom den svenske kjemikeren Svante Arrhenius (18591927) med en mer sofistikert versjon av teorien. Han brukte uttrykket «panspermia», som på gresk betyr «spirer over alt». I følge hans tolkning er tomrommet i universet slett ikke tomt, men fylt av sporer som gir opphav til liv på planeter hvor forholdene ligger til rette for det, slik som på jorden. Det viktigste synes å være at det finnes vann på planeten. Vi kan ikke helt avskrive en slik mulighet, men teorien gjør det ikke enklere å forklare spørsmålene rundt selve opphavet til livet. Dersom det første livet har oppstått et eller an net sted i universet, kan det like gjerne ha oppstått på jorden. To britiske biologer, Frands Crick og Leslie Orgel, kom i 70-årene med en alternativ teori om «styrt panspermia». Denne gikk ut på at de første mikro­ organismene ble sendt til jorden med spesialfartøyer fra sivilisasjoner på en fjern planet. Denne teorien kan tøyes enda lenger, slik den amerikanske astronomen Tom Gold foreslår i sin «tilfeldige panspermia». Hans teori er nemlig at de første mikroorganismene ble etterlatt av romvesener som bare hadde et kortere opphold på jorden. I senere år har den britiske astronomen Fred Hoyle og den indiske matematikeren Chandra Wickramasinghe kommet fram til at jorden hele tiden invaderes av mikroorganismer fra rommet. De mener at sykdomsepedemier som influensa, skyldes slike «invasjoner». Det er imidlertid verd å merke seg at mange stiller seg skeptiske til den type data de har lagt til grunn for konklusjonene sine. Forskere har den samme skepsis overfor andre typer besøk fra rommet. Det gjelder både besøk i eldre tider (da de ble kalt astronauter) og alle UFOhistoriene i moderne tid. De fleste synes dette er temmelig spennende saker, og spesielt etter den annen verdenskrig har det blitt skrevet et impone­ rende antall bøker og artikler om dette emnet. Problemet med rapporter om slike fenomener, ofte skrevet av velkvalifiserte folk, er at man aldri kan observere fenomenet mer enn den ene gangen. Den opprinnelige observasjonen kan aldri sjekkes ved nye forsøk, noe som er et absolutt krav til alle natur­ vitenskapelige forskningsresultat. Manglende bevis for at UFOer eksisterer kan aldri bevise at UFOer ikke eksisterer. Vi kan jo håpe at moderne teknologi en gang gir oss det endelige svaret.

◄ UFOer fotograferte over Montreal i Canada. Bildet er tatt 5. august 1973. De fleste UFO-fenomenene kan forklares som ballonger, planeter og sa videre. Mediainteressen har ført til en rekke falske rapporter. Det gjør det vanskelig a plukke ut de fa hendelsene som er virkelig uforklarlige.

52 / universet ligger alt til rette for den komplekse utviklingen av liv

Vitenskapelig grunnlag for liv utenfor jorden Tidligere i dette århundret ble vi ved hjelp av observasjoner med store teleskoper klar over at jorden tilhører Melkeveisystemet, en stor galakse som omfatter 100 milliarder stjerner (soler). Det synlige universet teller 10 til 100 milliarder forskjellige galakser. Tallet på stjerner i den synlige delen av universet kommer opp i et bokstave­ lig talt astronomisk tall med 22 til 24 siffer. En betydelig del av stjernene er av samme type som solen, og kan altså være omgitt av planeter som har mye til felles med jorden, og hvor forholdene ligger vel tilrette for utvikling av intelligent liv. Mineralene, nitrogenet og oksygenet i atmosfæren og oksygenet i vannet, er nye produkter av universet. Disse produktene dannes stadig i stjerner som eksploderer når kjernene bryter sammen. Til denne kategorien hører omtrent alle de kjemiske elementene som kalles tyngre grunnstoff. Disse utgjør imidlertid bare to prosent, mens de resterende 98 prosent er hydrogen og helium som ble til i starten på universet (Big Bang). Oksygen, karbon og nitrogen er, i nevnte rekkefølge, de tre van­ ligste av de tunge grunnstoffene. Sammen med hydrogen, som er det overlegent vanligste elementet i universet, utgjør disse tre stof-

▼ Vi ser mot midten av var egen galakse en av milliarder stjernetaker. Sett fra jorden er Melkeveien et «melkeaktig band» som snor seg avsted pa den mørke nattehimmelen. Det skyldes at vi herfra ser mot kanten av spiralen. Det er dette som har gitt navn til galaksen.

INTELLIGENS I ROMMET

fene 98 prosent av biomassen på jorden. Biomasse er massen av alle levende organismer. Tre fjerdedeler av denne massen er vann. Vann er et ideelt medium for den komplekse kjemien som foregår i levende organismer. Vann består av hydrogen og oksygen, som har stor reaksjonsevne med hverandre. Det vil si at de lett forbindes til hverandre og danner molekyler. Derfor er vannmolekylet sann­ synligvis det vanligste molekylet i universet. Universet er et system med hovedsaklig tre temperaturnivåer: stjernenes høye temperaturer, planetenes mellomtemperaturer og de lave temperaturene i de enorme tomrommene i universet. Jorden absorberer energien fra solen og bruker den til å bygge opp kom­ plekse kjemiske strukturer som har avgjørende verdi for alt liv. Fotosyntesen er en slik kjemisk prosess. Når det har oppstått liv, fortsetter utviklingen mot høyere nivåer med muligheter for tilpasning til mer varierte miljøer. Og intelligensnivået øker, slik at levende vesener blir i stand til å foreta hensiktsmessige valg i en etter hvert ganske komplisert verden. Man kan tenke seg at økende intelligens i noen tilfeller medfører utvikling innen forskning og teknologi, som betyr store fordeler for dem som sitter inne med slik kunnskap. Vitenskapelig sett har man altså stor interesse av å finne ut om det eksisterer liv andre steder enn på jorden. Selv om det skulle vise seg at eventuelle andre levende vesener fysisk sett ikke har noe til felles med menne­ skene, finnes det en rekke ting som tyder på at vi vil kunne kom­ munisere gjennom visse elementære, vitenskapelige enheter. I den delen av universet som mennesket har utforsket, er det nemlig så mange fysiske, grunnleggende strukturer som er universelle.

53

Meldingen fra Arecibo

1 De binære tallene 1 til 40 2 Atomnumrene til hydrogen, karbon, nitrogen, oksygen og fosfor 3 Kjemiske formler for sukkeret og basene i nukleotidene i DNAmolekylet 4 Antall nukleotider i menneskets DNA-molekyl 5 DNA-molekylets doble spiralstruktur (dobbeltheliks) 6 Mennesket 7 Menneskets høyde 8 Størrelsen på jordens befolkning 9 Solsystemet - jorden flyttet mot mennesket 10 Arecibo-teleskopet 11 Teleskopets diameter

▼ Radiomeldingen (nederst til venstre) som ble sendt fra Arecibo-teleskopet i 1974 består av 1679 punker. Disse punktene danner et piktogram (billedskilt) som er spekket med vitenskapelige opplysnin­ ger om jorden og dens befolkning. Tallet 1679 kan bare deles med 73 og 23, og hvis de ordnes i 73 ganger 23 punkter, framkommer disse symbolene for tallsystem, formler, mennesket og universet. Ombord pa Voyager 1 og 2 er det audiovisuelle plater som inneholder tale, musikk og bildekoder, og en hilsen fra daværende president i USA, Jimmy Carter.

54 Noen av de store planetene og de største månene deres har en kjemisk sammensetning som ligner den som fantes på jorden da de aller første organismene oppstod

▲ Titan, den største av Saturns maner. Romfartøyene Pioneer og Voyager fløy forbi Saturn og dens maner. Man fant ut de er forbausende for­ skjellige. Men ekspedisjonene førte ikke til at det ble oppdaget liv pa andre planeter. Man oppdaget imidlertid at det pa Titan foregår de samme slags komplekse kjemiske reaksjoner som ligger til grunn for de organiske forbindelsene i alt liv pa jorden, og kanskje andre steder.

Letingen etter liv innen vårt eget solsystem Man har allerede vært gjennom hele solsystemet i jakten på liv. Merkur har for eksempel ikke noen atmosfære, og ligger dessuten så nær solen at temperaturen er for høy til at noe kan leve der. Sovjetunionen har sendt diverse sonder til planeten Venus. Det har vist seg at den også er for varm, med temperaturer på rundt 455 °C. Selv bly smelter ved slike temperaturer. Venus har i tillegg et enormt høyt trykk i atmosfæren (trykket er 90 ganger så stort som vår atmosfære ved havnivå, og tilsvarer 900 meters dyp). Det finnes ikke vann på planeten. Sannsynligheten for liv på Venus er liten. Da Viking-sondene landet på Mars i 1976, med en rekke labora­ torier ombord, hadde man store håp om å finne spor etter liv. Resultatene viste seg imidlertid snart å være negative. 1 laboratori­ ene ble det gjort biologiske forsøk med prøver fra toppsjiktene i Mars-overflaten. Men til tross for visse positive utslag i begynnel­ sen, ble de endelige konklusjonene negative. Det fantes ikke tegn til liv på Mars. Det ble også tatt karbonprøver som viste at det omtrent ikke var karbon i de øverste lagene på Mars (karbon er grunnleggende for alt liv på jorden, og fordi det er et grunnstoff med veldig spesielle egenskaper, regner man det for ganske sikkert at det samme vil være tilfelle overalt hvor det måtte finnes liv). Det finnes rikelig med vann på Mars, men bare i form av is. Dette skyldes at atmosfæren på Mars er ekstremt tynn (mindre enn en prosent av atmosfæren på jorden) og ville føre til at flytende vann umiddelbart fordampet. En del elvelignende formasjoner i landskapet tyder likevel på at det en gang i Mars' lange historie har vært flytende vann på planeten. Slike perioder kan ha forekom­ met i forbindelse med større vulkanutbrudd som har skapt en mid­ lertidig atmosfære. Periodevis kan det ha forekommet liv på Mars. Da Pioneer og Voyager fløy forbi de store planetene ble det av­ slørt kjemiske reaksjoner i atmosfæren rundt noen av dem (og i atmosfæren rundt noen av de største månene deres, som for eksem­ pel Titan, den største Saturn-månen). Det var tilsvarende kjemiske reaksjoner som førte til utvikling av liv på jorden. Så langt har man ikke oppdaget vann i flytende form noe annet sted enn på jorden, og vann er viktig for dannelse av liv. Kanskje finnes det ett unntak fra dette, nemlig på planeten Europa, som er en av månene rundt Jupiter. Denne planeten ser ut til å ha en overflate av tykk is med flere lange sprekker, og spørsmålet er om Jupiters tidevannskrefter gjør at det renner vann under isen. Jupiter har en masse som er 300 ganger større enn jordens masse. At sollyset ikke klarer å trenge gjennom det tykke islaget, utelukker ikke i seg selv at det er liv på denne planeten. På jorden er det jo mye av livet på havbunnen som ikke får sollys i det hele tatt, men henter energi fra svovelforbindelser som dannes i vannskor­ pen og føres nedover med havstrømmer. Hovedinntrykket så langt når det gjelder utforskningen av solsy­ stemet, er at den kjemiske utviklingen forut for livet på jorden også har foregått flere andre steder i solsystemet. For eksempel er det funnet aminosyrer og nitrogenbaser i enkelte asteroider som har falt ned på jorden. Dette er stoffer som er vesentlige for alle livsformer. De kjemiske prosessene det her er snakk om, foregår enda på enkelte av planetene i solsystemet vårt. Og det er enda for tidlig å avskrive at det har vært liv på Mars en gang for lenge siden. Vi kan heller ikke utelukke at det finnes liv et eller annet sted under den tykke isen på planeten Europa. Likevel må vi slå fast at så lenge det ikke har vært mulig å oppspore flytende vann, som ser ut til å være et grunnleggende vilkår for alt liv, er sjansene for å finne liv utenfor vår egen planet svært små. Kanskje er liv i ferd med å utvikle seg andre steder i vårt solsystem.

► Dette bildet er en mosaikk satt sammen av i alt 102 bilder av Mars, som ble tatt fra romfartøyet Viking da det gikk i bane rundt planeten. Det dekker nesten en hemisfære, og man kan tydelig se gamle «elveleier» og vulkaner. I midten ligger et fjellmassiv som kalles Vallus Marineris, med topper som er opptil 8 km høye. De tørrlagte elvefarene gar nordover fra massivet. Mange av «elvene» munner ut i Acidalia Planitia-bassenget, som er det store mørke området helt i nord. I vest ligger de tre Tharsisvulkanene, som alle er cirka 25 km høye (de tre mørkerøde flekkene til venstre). Sør for Vallus Marineris ligger et område hvor geologiske forandringer ikke har jevnet ut planetens overflate. Her ser vi kratere som er oppstått tidlig i planetens historie.

56 Laboratorier i verdensrommet påvirkes ikke av forstyrrelsen i atmosfæren rundt jorden. Letingen etter liv i solsystemet kan dra fordel av det

Teknologiske forutsetninger for leting etter liv utenfor jorden På grunn av de enorme avstandene mellom de forskjellige stjerne­ ne, er det ennå helt urealistisk å tenke på å lete etter noen form for liv i andre solsystemer. Men en eller annen gang i framtiden er det ikke utenkelig at man ved hjelp av store astronomiske instru­ menter i verdensrommet kan studere planeter utenfor vårt eget sol­ system med tanke på å finne spor etter liv. Ved slike studier vil man muligens studere spektrene til aktuelle planeter utenfor vårt solsystem og se etter bevis for liv, for eksempel at planeten har en atmosfære som inneholder oksygen. Med den kunnskapen vi har i dag, må vi gå ut fra at oksygenet er et biprodukt av fotosynte­ sen som skjer i levende organismer, slik det er på jorden. Et spennende og komplisert område innen astronomisk forsk­ ning, er letingen etter planeter rundt andre stjerner. Å studere en planet i bane rundt en stjerne (denne er minst 5 til 10 lysår borte), omtrent slik jorden går i bane rundt solen, er som å undersøke to objekter som bare er et par millimetre fra hverandre når du er 1 kilometer borte. Lyset fra stjernen vil dessuten fullstendig over­ skygge det svake lyset fra planeten. Vi kan sammenligne det med å studere en ildflue som sitter på kanten av en lyskaster. Det er likevel en gjengs oppfatning at man alt i begynnelsen av det neste århundret vil ha opparbeidet nokså mye kunnskap om de fleste planetene i bane rundt de nærmeste stjernene, også de små plane­ tene på størrelse med jorden. Teknologien som skal til for å under­ søke om det finnes liv i andre solsystemer finnes allerede En slik verden vil på en enkel måte kunne kommunisere med oss via ra­ diobølger. Alle grunnstoff og molekyler (vann, ammoniakk, metan, etc) sender ut eller absorberer elektromagnetiske stråler med karakteri­ stiske bølgelengder og danner et spektrum med flere spektrallinjer. Ved hjelp av disse spektrallinjene kan vi identifisere atomene og molekylene selv på enorme avstander. Optisk spektroskopi har vært i bruk siden slutten av forrige årA Man har oppnådd svært nøyaktig maling av avstanden fra jorden til manen ved a sende laserstråler mot reflek­ terer som astronautene etterlot seg pa manen, og male hvor lang tid de bruker fram og tilbake til jorden. La­ serstråler har gode kommunikasjonsegenskaper og egner seg godt for kommunikasjon over korte distanser i rommet pa grunn av stor kommunika­ sjonskapasitet. Men støv eller gass reduserer effekten sa mye at de er uegnet over lengre distanser.

▼ Arecibo-radioteleskopet, med en diameter pa 300 m, ligger i Puerto Rico. Det er bygget i en naturlig fordypning i landskapet, og kan ikke styres pa noen mate. Teleskopets evne til a lokalisere og følge ulike objekter vil derfor være svært avhengig av jordens naturlige bevegelser. Instrumentet kan utveksle radiosignaler med lignende in­ strumenter hvor som helst i Melkeveisystemet, og man har allerede sendt en slik melding fra Arecibo.

INTELLIGENS I ROMMET

▼ Beta Pictoris er en stjerne i stjernebildet Maleren, som er omgitt av en «skive» (her ser vi den fra siden). Denne skiven kan for eksempel være et system av planeter, tilsva­ rende vart eget solsystem. Materialet er tilsynelatende det samme som materialet i jorden og de andre planetene rundt solen. Skivens alder kan anslas til bare et par hundre millioner år, en tiendedel av det man regner som alderen pa solsystemet vårt. Beta Pictoris skinner minst 50 ganger sterkere enn solen, og har mye høyere rotasjons­ hastighet. Letingen etter planeter har bare såvidt kommet i gang, men instru­ menter ombord pa IRASsatelitten (Infra Red Astronomy Satellite) har avslørt infrarøde kilder rundt minst 40 av stjernene, og dette kan bety at det blir dannet planeter.

hundre, mens bruken av såkalt radiospektroskopi ikke kunne virke­ liggjøres før radioastronomien utviklet seg i 1930-årene. I 1951 oppdaget Ewen og Purcell ved Harvard-universitetet den første ra­ diolinjen, spektrallinjen fra hydrogenatomet, med en bølgelengde på 21 centimeter (eller ved en radiofrekvens på 1,420 GHz). Etter hvert har man oppdaget mer enn 100 slike radiolinjer og man har identifisert en lang rekke organiske forbindelser i områdene mellom stjernene. Det viser at livets kjemi er utbredt i universet. I 1959, ikke lenge etter at man hadde oppdaget radiolinjen fra hydrygenatomet, skrev Cocconi og Morrison en artikkel i tidsskrif­ tet Nature hvor de foreslo at man ved hjelp av denne ene radiolin­ jen man nå kjente til, skulle lete etter radiosignaler fra andre be­ folkninger i verdensrommet. Begrunnelsen for forslaget var at fre­ kvensen på denne radiolinjen var kjent overalt i universet, og der­ for måtte være det beste valget, i hvert fall til den første kontakten. Ikke lenge etter, om våren 1960, gjennomførte Frank Drake det første radio-leteprosjektet etter liv utenfor jorden. Han ga prosjektet navnet Ozma, etter prinsessen i eventyret om Trollmannen fra Oz. Drake brukte hydrogenfrekvensen når han skulle lete etter signaler fra to stjerner, Epsilon Eridani og Tau Ceti.

57

58 Dagens undersøkelsesmetoder er flere millioner ganger raskere enn de man brukte i 1960

▲ Nikolai Kardashev er en av Sovjetunionens pionerer i letingen etter liv utenfor jorden. Sovjetunionen planlegger å bruke et radioteleskop som bygges langt fra andre radioinstallasjoner for a unnga forstyrrelser fra disse. Prosjektet skal startes i 1990.

Forbi de magiske frekvensene Siden 1960 har man gjennomført mer enn 50 såkalte lytteprosjekter, som utgjør mer enn 200 000 timer undersøkelser med de fleste av verdens største teleskoper (disse prosjektene går under samlebe­ tegnelsen SETI, som står for Search for ExtraTerrestrial Intelligence). En rekke land deltok aktivt i prosjektene: USA, Sovjetunionen, Australia, Canada, Frankrike, Tyskland, Storbritannia, Argentina og Japan. De fleste av undersøkelsene ble gjennomført på hydrogenets spektrallinje, men man brukte også spektrallinjen til hydroksid (OH), som har en bølgelengde på rundt 18 cm. For tiden har man to teleskoper til rådighet for slike undersøkelser. Det eldste av disse ble tatt i bruk i 1973. Det er det store radioteleskopet ved det statlige universitetet i Ohio, like ved Columbus. Det nyeste, Har­ vard Smithsonian radioteleskopet, har vært i drift siden 1983, og ligger utenfor Boston i staten Massachusetts. Lytteprosjektene blir gjennomført både på hydrogenlinjene og andre frekvenser. Hundrevis av stjerner som har fellestrekk med vår sol er blitt gransket, og radioteleskopene har søkt på måfå gjen­ nom himmelrommet. Ikke noen av disse prosjektene har kunnet påvise klare tegn på liv utenfor jorden. Dermed er det ikke sagt at man nærmer seg slutten på denne typen vitenskapelig arbeid, for hittil har man konsentrert letingen om et par sentrale, eller «magiske» frekvenser, og det vil si at enormt mange frekvenser hvor det også kan sendes radiosignaler står uprøvd. Derfor gikk NASA i 1970-årene inn for et langt mer ambisiøst program på dette området, hvor man skulle utnytte andre, og mange flere fre­ kvenser. En ny generasjon instrumenter (MCSAs - multi-channel spectrum analyzers) som kan analysere millioner av nærliggende frekvensområder på samme tid, gjør undersøkelsene mulige. Prosjektet, som kalles NASA SETI-programmet, har en todelt målsetning. For det første vil man foreta en målrettet undersøkelse, og for det andre ønsker man en generell undersøkelse av hele him­ melhvelvingen. Den første delen vil ta for seg bortimot 1000 for­ skjellige mål. 800 av disse vil være sollignende stjerner innenfor en avstand på 82 lysår fra jorden. Man vil fokusere på bølgelengde­ ne mellom hydrogenlinjen (H) og hydroksidlinjen (OH), et område som kalles «vannhullet». I denne delen av programmet vil man bruke de største radioteleskopene for å undersøke målene så nøy­ aktig som mulig. Vannhull-området vil da kunne deles i omtrent en milliard forskjellige frekvenser. De generelle undersøkelsene vil ta for seg områdene på himme­ len som ble utelatt i den målrettete delen av programmet. De skal også dekke hele «mikrobølgevinduet» med frekvenser på mellom 1 og 10 gigahertz. Radiobølger med frekvenser i dette området kan relativt lett trenge gjennom jordens atmosfære. I disse undersøkel­ sene oppnår man ikke like nøyaktige resultater som i undersøkelse­ ne av de spesielle målene man har plukket ut. De to undersøkelse­ ne tilsammen blir den første detaljerte undersøkelsen av hele himmelhvelven ved hjelp av radiospektre. Programmet skal etter pla­ nen settes i gang i 1995 og vil bli gjennomført i løpet av 10 år. Grunnen til at man må sette av så lang tid, er at teleskopene paral­ lelt skal delta i andre forskningsoppgaver. Som et ledd i program­ met- skal NASA og Stanford-universitetet i samarbeid bygge en analysator med 8 millioner kanaler. I tillegg planlegger man arbeidsstrukturen på superdatamaskiner som skal skille svake radio­ signaler fra bakgrunnsstøyen. Programmet vil også ta hensyn til signaler med skiftende frekvens (Dopplereffekten) som skyldes at senderen nærmer seg eller fjerner seg fra mottakeren. Studiene Drake brukte 200 timer på i 1960, vil med en slik analysator og Arecibo-radioteleskopet være gjort på et tusendels sekund!

► Radioteleskopet i Harvard, Massachusetts, har en diameter på 26 meter og blir brukt for å fange opp signaler fra utenomjordiske sivilisasjo­ ner. Det er helautomatisk og i drift 24 timer i døgnet, 365 dager i året. Sammen med et teleskop ved det statlige uni­ versitetet i Ohio, utfører dette radioteleskopet omtrent 17 000 timer med slik forskning i året.

INTELLIGENS I ROMMET

59

▲ Et bilde av hele himmelhvel­ vingen sett fra jordens overflate ved hjelp av et radioteleskop pa 73 meters bølge­ lengde. Det røde båndet hori­ sontalt i bildet er Melkeveisystemet, vår egen galakse. Metoden som er brukt for a få fram oversiktsbildet av himmelen er den samme som benyttes når man lager vanlige kart av jordoverflaten. Vi ser utover mot objektene på himmelen fra et sentrum, jorden. ◄ Et radarkart over Venus nordre halvkule. Kartet ble konstruert ved hjelp av radio­ bølger som ble sendt fra det store Arecibo-radioteleskopet i Puerto Rico. Bølgene måles nar de kommer tilbake til jorden. Detaljrikdommen viser hvor mye informasjon man kan få, selv med passivt reflekte­ rende signaler. I motsetning til synlig lys, passerer radio­ bølger gjennom atmosfæren med skyer og røyk, uten å svekkes merkbart.

60 Hvis det finnes andre intelligenser i universet, har de sannsynligvis en etisk tradisjon som langt overgår vår egen

En titt inn i framtiden Klarer vi å holde samme tempo i den teknologiske utviklingen i årene som kommer, kan vi anta at det vil ta oss omtrent 100 år å finkje mm e hele solsyste­ met i letingen etter utenomjordisk liv. I løpet av denne tiden vil vi også klare å gjennomføre en nøye leting etter radios/gnaler og sannsynligvis optiske og infrarøde signaler. En slik undersøkelse vil gi oss svar på om det finnes planeter med biologisk aktivitet rundt noen av de nærliggende stjernene. Målet er selvsagt å finne den endelige løsningen på følgende spørsmål: Er livet på jorden et unikt fenomen, eller er vi bare en levende klode blant mange; er vi alene, blant alle de milliarder av stjerner som finnes i galaksen? Er vi de eneste som har nådd en slik teknologisk utvikling, eller er galaksen et samfunn av levende planeter hvor jorden kan delta på lik linje med de andre? Begge spørsmålene har fundamental betydning for oss. Skulle man oppdage et slikt galaktisk samfunn hvor jorden skulle innlemmes, ville det selvsagt være et historisk vendepunkt for menneskets utvikling. Skulle det derimot vise seg at vi er de eneste levende vesener og at det ikke finnes noe form for liv der ute - ja, da er det på tide å innse at vi må ta vare på kloden vår, slik at våre etterkommere en dag kanskje ville være i stand til å befolke hele galaksen. Dessuten, skulle vi finne ut at det på mange av planetene eksisterer primitivt liv, men at ingen av dem har noen form for tenkende vesener, ville vi stå overfor to mulige konklusjoner: enten er vår avanserte sivilisasjon et unikt fenomen, eller så dør en slik sivilisasjon ut etter en tid slik at vi for tiden er den eneste gjenlevende. Uansett hva svaret blir på dette spørsmålet, blir det enda viktigere å bevare vår egen sivilisasjon. ► 29. september 1985 var filmprodusenten Stephen Spielberg, med god assistanse av sin yngste sønn Max, med pa a markere starten pa det mest avanserte SETIprogrammet som noen gang har vært utført. Spielberg startet en mottaker som oppfatter 8,4 millioner radiosignaler pa samme tid, gjennom en radioantenne med en diameter pa 26 meter ved Harvard i Massachusetts, der man har gjennomsøkt verdens­ rommet etter interstellare signaler siden 1983. Prosjektet omfatter bare ett radioteleskop, og det kommer derfor ikke opp mot det SETIprogrammet NASA har planer om a sette i gang i 1995.

Levetiden for høyt utviklete sivilisasjoner Det kan virke som en realistisk mulighet at avanserte sivilisasjoner alltid har kort levetid. Tanken er nærliggende når vi ser hvordan teknologi­ en skyter fart og fører til en rekke farlige trusler som overbefolkning og utvikling av kjernefysiske våpen. En uhyggelig trussel er at den økologiske ubalansen går mot et punkt der systemet ikke er i stand til å gjenopprette skjevhetene. Da vet ingen hvordan livsgrunnlaget for mennesker kan bli, eller om det overhode blir grunnlag for menneskelig liv. På en annen side: Skulle det vise seg at det eksisterer andre sivilisasjoner i galaksen vår, må det bety at disse har klart å overvinne de problemene vi nå står overfor. De må ha nådd et høyere utviklingsstadium og klart å eliminere «dyriske» egenskaper som materialisme, egoisme, dominans over andre og dreperinstinkt. For en teknologisk høyt utviklet sivilisasjon kan disse egenskapene meget lett føre til selvutslettelse. I stedet må de ha utviklet et høyere nivå av kosmisk intelligens som kjennetegnes ved åndelige verdier, altruisme, respekt forandre individier, evne til å leve i fred og nestekjærlighet. Skulle vår verden noen gang oppnå å bli medlem av et slikt fellesskap, ville det i sannhet innebære et stort framskritt. Her ligger kan hende årsaken til at vi enda ikke har hørt noe fra slike høy-sivihserte samfunn - om de nå finnes. Kanskje er det en «galakselov» som sier at ingen kan bli med i dette fellesskapet før de har klart å løse de krisene som før eller siden melder seg i nye samfunn med høyt utviklet teknologi. Når vi stadig befinner oss midt i en slik utviklingskrise, kan det tenkes at andre verdenssamfunn følger oss med argusøyne. Klarer de å gjøre det riktige og dermed gjøre seg fortjent til et medlemskap «høyere oppe»? Er de moralsk utviklet? Galaksens «forente sivilisasjoner» Interstellare reiser vil trolig aldri få praktisk nytte verken innenfor krigføring, kolonisering eller handel. Vi kan selvsagt ikke blankt avvise det, men de enorme avstandene og energibehovene ved slike reiser, taler for at vi aldri vil oppnå vinning av noe slag ved slike ekspedisjoner. Sett at vi sendte varer med en satellitt. Satellittens fart tilsvarer 10 prosent av lyshastigheten. Selv med et slikt tempo ville det ta rundt 100 år før varene var framme, og for et tonn varer ville frakten komme på noe sånt som en billion dollar, i sannhet en astronomisk sum. Sivilisasjoner i forskjellige solsystemer i galaksen vil aldri kunne basere et samkvem på fysisk kontakt slik vi er vant med, hverken militære erobringer eller kommersiell handel. Kontakten vil foregå gjennom utveksling av kunnskap og ideer som overføres via elektromagnetiske bølger med lysets hastighet. Dersom vi fortsatt klarer å styre utviklingen innen teknologi og vitenskap, vil vi i løpet av det neste århundret sannsynligvis kjenne hele universets historie. Finnes det folk andre steder, på andre planeter, vil vi kanskje oppnå kontakt med dem, og bli en del av et samfunn som omfatter hele galaksen. En slik utvikling vil selvsagt åpne nye muligheter for vår egen sivilisasjon, som innen den tid trolig vil ha kolonier overalt i vårt eget solsystem.

Gaia En ny måte å betrakte jorden på... Likheter mellom jorden og Mars... Styringsmekanismer... Ingen har forurensningsløyve... Datahjelp... Samkvem mellom organismer i utvikling

~i.. "

..

.

-

....................................... -....................... J

Fra gammelt av har vi blitt opplært til å tro at jorden er det beste stedet i hele verden. Dette kommer nok av at vi mennesker, sam­ men med planter og dyr som også lever på jorden, etter beste evne har tilpasset oss forholdene denne planeten tilbyr oss til en­ hver tid. Vi har fått høre at livet oppstod for mange millioner år siden, i hav som var rike på kjemiske forbindelser som ga næring til de første cellene. Cellene hadde evnen til å tilpasse seg nye omgivelser, og de fikk etter hvert kontroll over stadig nye områder. Organismene ble mer komplekse og tilpasset seg nye måter å leve på. Litt etter litt spredde de seg over nesten hele kloden. Den ver­ den vi lever i er foreløpig siste trinn i denne utviklingen, med en mengde ulike arter som alle er like nøyaktig tilpasset de fysiske og kjemiske forholdene de lever under. Artene kan ikke påvirke omgivelsene sine i særlig grad, men dersom omgivelsene forandrer seg, er det mange individer som klarer å omstille seg. De overlever, mens andre dør og livet går videre. Da romforskningen begynte for alvor, ble hele denne teorien forsterket. Da kunne vi med egne øyne se at omgivelsene var fi­ endtlige overfor liv, alle andre steder enn på jorden. Det var som om menneskene var ombord i romskipet «Jorden», på vei gjennom solsystemet. En slik sammenligning fikk oss til å tenke på det glo­ bale miljøet vi lever i. Menneskenes aktivitet forurenser luft og vann med industriavfall og tapper naturen for fornybare ressurser. Med andre ord er det passasjerene som saboterer skipet og risikerer å ødelegge både fartøyet og seg selv.

Gaia-konseptet blir til Dette var utgangspunktet den engelske atmosfære-kjemikeren Ja­ mes E. Lovelock. Sammen med kollegaer, og spesielt amerikaneren og biologen Lynn Margulis, utviklet han i 1960 en helt ny metode for studier av planeter hvor det kan finnes liv. Teorien de formuler­ te forklarer alle prosessene de brukte, og William Golding, den britiske romanforfatteren og nobelprisvinneren, foreslo at de skulle kalle planeten Gaia, som er ordet for «jord» i gresk mytologi. Gaia oppstod fra Kaos og er mor til himmelen, gigantene, kyklopene og titanene, som gudene stammer fra. Navnet blir vanligvis skrevet «Ge». Det er roten i ord som har med jorden å gjøre, for eksempel geografi, geologi. Det ligger dyp symbolikk i dette navnevalget. Gaiateorien strider nemlig mot tradisjonelle ideer om samkvemmet mellom alle levende organismer. I følge Gaia-teorien påvirkes organismene av miljøet og tilpasser seg miljøet de lever i. Men det er også innebygd kompliserte meka­ nismer i samspillet mellom organismene som prøver å forandre omgivelsene slik at de skal få det mer komfortabelt både i lokalt og globalt perspektiv. Vi er langtfra passasjerer på et skip som vi ikke har noen kontroll over. Det er riktigere å beskrive planeten som en eneste, helhetlig, levende organisme, og alle de levende artene som bestanddeler av helheten.

▲ James Lovelock star i hagen sin i Cornwall, foran statuen han har kalt Gaia. I 1986 foreslo Lovelock at studiet av styringsmekanisme­ ne for levende organismers livsbetingelser pa jorden skulle kalles «geofysiologi». Innenfor dette forskningsfeltet skal man undersøke problemene, stille diagnosen og behandlingen av «miljøsykdommene».

▼ «Jordoppgang» sett fra manen. Slike bilder kan få oss til a forestille oss jorden som et «romskip» på en ferd i fiendtlige farvann og som trues av forurensning og uttømming av naturressurser. I følge Gaia-teorien regulerer de levende organismene miljøet på jorden. Planeten tåler mer enn vi i første om­ gang kanskje tror ut fra våre erfaringer.

62 Det meste av karbonet som en gang fantes i jordens atmosfære er nå blitt til kalk og kritt

▼ Dette mikrobeteppet i Baja California - Den californske halvøy i Mexico - er et innviklet samfunn av bakterier og cyanobakterier som ligner fossile stromatolitter som er to milliarder ar gamle. Det kan være oksygen utskilt ved foto­ syntese fra slike cyanobakteriekolonier som har akkumulert oksygenet i jordens atmosfære.

Sammenligning mellom jorden og Mars Miljødebatten har tatt opp mange spørsmål som ingen vet svaret på. For å forstå alle de globale konsekvensene som handlingene våre har, måtte vi først finne ut mer om hvordan jordens egne systemer arbeider for å opprettholde livet. En måte å nærme seg en slik oppgave på, kunne være å sammenligne jorden med en planet hvor det ikke finnes liv. Letingen etter Gaia begynte ikke på jorden, men på Mars. Viking-satellitten utførte i 1975 en del eksperimenter på Mars som ville ha avslørt levende organismer dersom disse ikke var altfor ulike organismene på jorden. Men hvorfor skulle livet på en så fjern planet i det hele tatt ligne livet på jorden? Hva om det var helt forskjellig? James Lovelock hadde formulert en teori allerede ti år tidligere, og kom fram til at Mars er en død planet. Alle levende organismer må ta til seg næring fra omgivelsene for å opprettholde sin egen organisme og få energi, på samme måte som de må kvitte seg med avfallsstoffer de ikke har nytte av i stoffskifteprosessene. Det enkleste er å innta føde i form av væske, og det er trolig at noe av avfallstoffene utskilles som væske. Noe av væsken vil da gå gjennom atmosfæren, og forandre dens kjemi­ ske sammensetning. På en planet med en kjemisk ustabil atmosfæ­ re, kan det være liv. Når den kjemiske balansen i atmosfæren kan forklares utelukkende ut fra kjemiske og fysiske prinsipper er pla­ neten sannsynligvis død. Man kan foreta en kjemisk analyse av en planets atmosfære ved å studere lyset som slippes igjennom den. Denne metoden var brukt for å få kjennskap til atmosfæren rundt Mars allerede før Vikingsatellitten ble sendt ut. Atmosfæren består for det meste av karbondioksid, og den er nesten i kjemisk balanse. Og endelig be­ kreftet Viking 1-satellitten at det ikke finnes liv på Mars. Jorden har en atmosfære som er svært forskjellig fra atmosfæren på Mars. Her finnes det for eksempel både oksygen og metan, to gasser som reagerer med hverandre og normalt ikke forekommer i samme miljø over lengre tid. Det skjer bare i jordens atmosfære, og det betinger at minst en av dem konstant fornyes, i en kjemisk ustabil atmosfære. Dersom innholdet av oksygen skulle stige over dagens verdi på 21 prosent, ville det føre til at alt rent karbon i atmosfæren brant opp. En mulighet er at den metanen som dan­ nes av dyr, reagerer med oksygenet og binder det overskytende oksygenet som kommer fra plantenes fotosyntese.

▼ Needles-klippene på Isle of Wight i England består for det meste av knuste og sammenpressete rester fra skjell (muslinger og sneglehus). Skjellene inneholder for det meste kalsiumkarbonat og karbondioksid. Karbondioksid var en gang hovedinnholdet i atmosfæren, som også inneholdt karbon. Når skall­ dyrene døde, sank skjellene og ble sakte omdannet til se­ dimentært (avsetnings-) fjell. Karbonet ble dermed ikke ført tilbake til atmosfæren. Slike fjell av kalk og kritt er almin­ nelige over hele verden. På Mars og Venus foregikk det ingen lignende livsprosesser, eller tilsvarende bergdannelser.

GAIA

► Mars, sett fra Viking 1, som landet på planeten i 1976. Ti år før dette hadde James Lovelock på bakgrunn av analyser han gjorde av atmosfæren rundt Mars, allerede erklært at man ikke ville finne liv her. Dette var begynnelsen på Lovelocks leting etter Gaia.

63

64 Ved hjelp av moderne datamaskiner er det mulig å avsløre hemmeligheter i jordens atmosfære som er millioner av år gamle

▼ Asterionella formosa og Pediastrum boryanum er to arter av fytoplankton, bitte små ferskvannsplanter som forbruker karbondioksid i foto­ syntesen. En dramatisk nedgang i tallet på slike planter, og en etterfølgende oksidering av karboninnholdet i plantene, kan være årsaken til økningen av karbondioksid mot slutten av siste istid.

Regulering av klimaet Karbondioksid er en «drivhus»-gass som fanger varmestrålinger fra den oppvarmete jordoverflaten. Karbondioksiden danner et teppe som isolerer jorden og dens atmosfære, slik at den holder luften og bakken varm. I løpet av de siste fire milliarder årene har varmen fra solen bare blitt sterkere og sterkere. Men temperaturen på jord­ overflaten er ikke blitt påvirket i den grad man skulle forvente. Stabiliteten i klimaet skyldes at karbondioksidet har forsvunnet fra luften. Man kan si at gassen bokstavelig talt begraves ved at den bindes til sedimenter på havbunnen og ikke frigjøres igjen. Karbon­ dioksid fjernes fra luften gjennom fotosyntesen i grønne planter, men når plantene dør, blir karbondioksidet ført tilbake til luften. Hvordan kan karbondioksid fjernes fra luften for godt? Mange bergarter inneholder kalsiumsilikat. Når disse forvitrer, dannes det hulrom hvor bakterier, planterotter og dyr som lever under jordoverflaten trenger ned og frigjør kalsiumsilikat. De le­ vende organismene avgir karbondioksid under jordoverflaten, og noe av denne gassen løser seg opp og blir til en svak syre som igjen øker forvitringen. Syren reagerer også med kalsiumsilikatet og blir til kalsiumbikarbonat og silisiumsyre. De er begge oppløseli­ ge og fraktes med grunnvannet til havet. Der blir kalsiumbikarbonatet fortært av havdyr, som omdanner det til kalsiumkarbonat som trengs i oppbyggingen av skjellene. Når skalldyrene dør, blir skjellet liggende som sedimenter på havbunnen. Det er altså en biologisk prosess som regulerer klimaet på jorden. Under den siste istiden var innholdet av karbondioksid i luften mye lavere enn det er i dag. Slutten på istiden kjennetegnes ved at temperaturen plutselig gjorde et hopp. Det samme skjedde med karbondioksidinnholdet. Ingen har funnet ut hva dette kom av, men mange me­ ner det kan ha vært på grunn av at svært mye av fytoplanktonet i sjøen døde (fytoplankton er encellete planter) og reduserte havets evne til å fjerne karbondioksid fra luften. Klimaet vårt reguleres imidlertid ikke bare ved hjelp av disse faktorene. Ved stigende temperaturer øker vanndampen, spesielt fra de store verdenshavene. Vanndamp er også en drivhusgass som øker varmeeffekten. Men noe damp kondenserer til skyer som vil kaste skygge, og dermed virke avkjølende. Hvite skyer reflekterer dessuten en del av solstrålene og sender dem ut igjen i rommet. En forutsetning for at vanndamp skal kondensere er at det finnes mikroskopiske partikler som virker som «kondensasjonskjerner». Størsteparten av dem dannes av sulfat i form av dimetylsulfid fra fytoplanktonet. Mye av luften og skyene som inneholder svovel kommer inn over land. Slik blir svovel, som er et viktig nærings­ stoff, ført tilbake igjen fra sjøen etter først å ha blitt skyllet til havs. Noe tilsvarende skjer med jod, som også er et viktig mikronæringsstoff. Jod føres tilbake via metylljod, som også slippes ut av planter i havet. James Lovelock har gjort greie for alle de kjemi­ ske prosessene det her er snakk om, og han har kommet med ideer om hvordan alt sammen har utviklet seg. I dag opplever man også at menneskenes aktiviteter har en viss innflytelse på klimareguleringen. Konsentrasjonen av drivhusgasser i atmosfæren øker. Karbondioksid-innholdet øker som en følge av at vi bruker karbonholdig brennstoff og hugger ned regnskoger. Fra rismarker og kveg frigjøres det metan, og fra spraybokser og kjøleanlegg kommer klorfluorkarboner som effektivt fanger opp langbølgestråling. Jorden utstråler og reflekterer varme i form av langbølgestråling. Og når den naturlige avkjølingen av jordens overflate hindres, er det temmelig sannsynlig at temperaturen der stiger. Dette til sammen utgjør «drivhuseffekten», som mange me­ ner vil føre til dramatiske endringer i klimaet.

Hvite tusenfryd

Svarte tusenfryd

0.6

0.8

1

1.2

▲ For a prøve ut ideen om at levende organismer regulerer klimaet, laget James Lovelock datamodeller av «verdener» med lyse og mørke tusenfryd. Planetens sol blir sterkere etter hvert som den blir eldre. I begynnelsen dominerer de svarte tusenfrydene som fanger opp sollyset og gir varme til omgivelsene. Senere tar de hvite over og reflekterer sollyset slik at planeten blir kjøligere. Vi ser altsa at det er tusenfrydene selv som gjør sin egen planet beboelig.

1

GAIA

Tusenfryd-modeller James Lovelock begynte å beskrive sin Gaia-teori på begynnelsen av 1970-tallet gjennom artikler i vi­ tenskapelige tidsskrift. Han har skrevet boken «Gaia - vår levende jord» som kom ut i Norge i 1990. Forskere stilte seg tvilende til ideene hans fordi de så en viktig feil ved teorien. Påstanden går ut på at levende vesener selv regulerer klimaet og viktige grunnstoffers syklus, til fordel for andre organismer. Da innebærer det også at de legger planer for å oppnå de resultatene de ønsker, eller at det finnes et overordnet system som Lovelock ikke tar hensyn til. Lovelock imøtegikk kritikken og konstruerte «Tusenfryd-modellene». En tusenfryd-verden er en veldig enkel verden på en planet som ligner jorden. Den går i bane rundt en stjerne akkurat som jorden går rundt solen, men til forskjell fra jordatmosfæren finnes det ikke drivhusgasser i atmosfæren på denne planeten. Det gjør forholdene mindre kompli­ serte. På planeten vokser det bare to sorter tusenfryd, svarte og hvite, og bare fargen skiller de to fra hverandre. De begynner å vokse når tempera­ turen er 5° C og er midt i sin beste vekstperiode når temperaturen er 20° C. Når temperaturen kommer opp i 40° C, slutter de å vokse. Men planeten har varme nok til at temperaturen ikke kommer under det laveste nivået. I begynnelsen er de svarte i flertall. Den svarte fargen gjør at de suger til seg strålene og blir varmere enn bakken. De hvite tusenfrydene reflekte­ rer strålene og er derfor kaldere enn bakken. I be­ gynnelsen er de hvite i mindretall. Snart er hele planeten nesten helt dekket av svarte tusenfryd. En mørk planet suger til seg mer varme, og får tempe­ raturen til å stige ytterligere. Temperaturen fortsetter å stige, og etter hvert dukker flere hvite tusenfryd opp. Det blir i varmeste

65

laget for de svarte, og snart er de hvite tallmessig overlegne. De reflekterer strålene og holder seg kalde selv om bakken er varm. Igjen skifter planeten farge og blir lysere. Den reflekterer mer stråler, og det blir kjøligere. Forholdet mellom svarte og hvite tusenfryd tilpasser seg de klimatiske forholdene, og er samtidig med på å endre dem. De regulererer tem­ peraturen uten planlegging eller styring utenfra. Lovelock klarte fortsatt ikke å overbevise sine likemenn. Noen hevdet blant annet at det ville være bedre med grå tusenfryd. De ville overlate til de svarte og hvite å regulere temperaturen og selv tilpasse seg de skiftende forholdene som måtte oppstå og til slutt styre hele planeten. Og i nyere tusenfrydmodeller finner man ikke bare grå tusenfryd, men tusenfryd i ti forskjellige farger. Dette er gjort for å vise at jo større variasjon det finnes i verden, jo mer følsomme blir regulerings­ mekanismene og tilpasningsevnen til de forandringene som skjer. Mangfoldet i modellene ble også utvidet med harer og rever. Harene for å spise tusenfrydplantene. revene for å regulere harebestanden. Slik ble alle bestandene holdt i sjakk og man fikk en verden i likevekt. Neste skritt, som var å innføre vilkårlige forstyrrelser, førte umiddelbart til at 40 prosent av tusenfrydene døde. Også tallet på harer og rever gikk drastisk ned før det begynte å gå oppover igjen. Etter en stund klarte verdenen å stå imot for­ styrrelsene den ble utsatt for. De stadig mer komplekse Gaia-modellene har vist seg å være temmelig robuste. Modellene forklarer selve prinsippet med Gaia og viser også at planlegging ikke er nødvendig for regulering av klimaet på en planet. Jo flere arter som finnes, jo mer effektive er reguleringsmekanismene. ◄ Ved Vostok-basen i Antarktis studerer man prøver fra isen. Man leter etter luftblærer, eller luft som har blitt «fanget» av snøkrystaller da disse ble presset sammen til is. Det islaget luften er hentet fra, kan tidfestes. Pa den maten finner forskerne ut temperaturforhold og sammen­ setning av atmosfæren på det aktuelle tidspunktet. På bakgrunn av prøver fra så langt tilbake som 100 000 år, kan man slå fast at det er en klar sammenheng mellom temperatur og karbondioksidinnhold i luften.

66 / en verden med et stort mangfold av arter vil systemet være mer følsomt for, og reagere raskere og mer effektivt på forandringer

Gaia-teori og det globale miljøet Geofysiologien danner grunnlaget for Gaia-teorien. Ved hjelp av Gaia-teorien og geofysiologien kan forskere studere jorden som om den var et levende vesen og de selv var medisinske forskere som arbeidet for å bli dyktige planetleger. Tusenfryd-modellene er like­ vel ikke noen virkelig verden, og Lovelock har bare brukt modelle­ ne til å vise at det er teoretisk mulig å regulere klimaet på en hel planet. Jorden er anderledes, og balansen i den komplekse orga­ nismen jorden er kanskje ikke like robust som tusenfrydplanetene. Vi ville ta grundig feil om vi innbilte oss at den evnen tusenfrydverdenen har til å overleve og gjenopprette likevekt kan overføres til jorden. Den gir ikke grunnlag for å tro at vi kan drive rovdrift på naturressursene uten at det får alvorlige konsekvenser. Mange steder på jorden vet vi ennå ikke hvor grensene går for hvilke inngrep vi kan tillate oss, men det virker som om en liten forurensning bare vil redusere menneskenes livskvalitet, uten at det forårsaker store forandringer på kloden i sin helhet. Vi vet der­ for ikke sikkert om den jevne, men lave forurensningen fra atom­ kraftverkene er så alvorlig, eller om den bare reduserer livskvalite­ ten vår i ubetydelig grad. Det er kanskje andre aktiviteter som har mye større konsekven­ ser. Vi vet for eksempel at det finnes en øvre og en nedre grense for hvor mye karbondioksid det kan være i atmosfæren. Kommer innholdet av karbondioksid under den nedre grensen, blir klimaet

NIMBUS-7

:

TOMS OZONE

LOE SON UNITS

► Hullet i ozonlaget over Antarktis oppstår om varen. Dette bildet er tatt fra satellit­ ten Nimbus 7, og elektronisk fargelagt. Hullet i ozonlaget oppstar pa grunn av kjemiske reaksjoner pa overflaten av de ekstremt kalde iskrystallene. De kjemiske reaksjonene omfatter trolig klor fra klorfluorkarboner og fjerner ozonet raskere enn solenergi­ en klarer a produsere det. Hullet i ozonlaget over Antarktis vil ikke kunne påvirke liv og helse for levende vesener direkte, men dersom det brer seg til andre breddegrader, kan det føre til at det blir varmere i de nederste lagene av atmosfæren. Grunnen er at solenergien ikke stanses i ozonlaget, men slippes gjennom til jorden, hvor den varmer opp jordoverflaten og øker «drivhuseffekten».

DAY:258

SEP

15,

1987

GAIA

▲ Gyrodinium aureolum er et dinoflagellat som inneholder kloroplast (klorofyllkorn) hvor det foregår fotosyntese. Pa det øverste bildet er cellen delvis farget med et stoff som binder seg til DNA-molekylet. Det nederste bildet viser den grønne kloroplasten. Nar det finnes DNA-molekyler i kloro­ plasten utenfor cellekjernen, underbygger det Lynn Margulis’ pastand om at kloroplast har utviklet seg fra cyanobakterier som ble tatt opp av andre celler, men beholdt noen av de opprinneli­ ge DNA-molekylene fra cyanobakteriene.

kaldere, og plantene vil slutte å vokse. Dersom innholdet av kar­ bondioksid i atmosfæren øker og overstiger en viss grense, blir kli­ maet varmere. Temperaturøkningen dempes trolig noe av skyene som produseres, men det klimatiske systemet vi lever under vet vi for lite om. Det er ikke sikkert det er så stabilt som de fleste har inntrykk av. Karboninnholdet i atmosfæren er såpass lavt i utgangspunktet fordi det i tidligere tider er blitt redusert så sterkt. Vil en forstyrrelse føre til radikale skifter mellom høye og lave temperaturer, eller vil det stabilisere seg igjen, slik at det jevnt over blir mye varmere enn vi har det nå? Når vi hogger ned tropeskoger, vil den lokale vannsyklusen da forandre seg så mye at det får konsekvenser for områder langt borte? Skal vi gjøre en drastisk begrensning i den prosessen som binder karbondioksidet fra luften til planter og jord? Skal vi frigjøre store mengder av den karbondioksiden som nå finnes i tropiske områder? Dette vet vi lite om, og det kan være klokt å gå forsiktig fram, til forskerne har kommet lenger i arbeidet sitt. I mellomtiden kan vi i alle fall støtte oss til de få holdepunktene som tusenfrydmodellene gir. Modellene viser for eksempel at jo flere arter det finnes, jo mer følsomt er systemet når det skjer forandringer, og jo raskere og mer effektivt vil systemet prøve å komme tilbake til idealforholdene igjen. Det er i tropiske regnskoger man finner det rikeste mangfoldet av arter. Mange av artene er av mindre betydning i seg selv, men sammen er de meget vesentlige. Det finnes også områder som vi ikke tenker på som viktige, men som nettopp er vitale for livsvilkårene våre. All den gjørme og sand som havet og elvene legger igjen langs kysten og i elvemun­ ningene, og som faktisk dekker store deler av kontinentalsokkelen, er ikke alltid like vakre å se på, men de har en stor innvirkning på klimaet og miljøet. 1 disse områdene lever et utall mikroorganis­ mer som er sentrale i samspillet mellom hav, luft og land. Disse organismene kan klare seg uten oss, men det er tvilsomt om vi ville overlevd lenge uten dem. De som tror på Gaia-teorien aksepterer ikke ideene om at orga­ nismene bare tilpasser seg omgivelsene uten å ha kontroll over dem. De tilbakeviser også forestillingen om «romskipet jorden» og andre beslektete teorier om våre omgivelser. I tillegg betrakter de en rekke nye og tildels oppsiktsvekkende forestillinger om omgivel­ sene som fantasifulle eller trivielle. Gaia-teorien åpner mulighetene for dypere studier av jorden. Vi må ikke bare se på symptomene, men også på det som forårsaker dem. Det er snakk om komplekse sammenhenger, som ikke alltid er like enkle for forskerne å finne ut av, og som gjerne ikke lar seg beskrive nøyaktig uten et spesielt fagspråk. Men når vi har klart å stille en nøyaktig diagnose, vil inngående kjennskap til geofysiologi en dag gjøre det mulig å be­ handle planetens «lidelser» med klinisk presisjon. Siden 1975 har James Lovelock hatt et nært samarbeid med Lynn Margulis som er professor i biologi ved universitetet i Boston. Hun hevder at det på et tidlig stadium i utviklingen fantes enkelte orga­ nismer som ble tatt opp i andre enkle celler. Her overlevde de i litt modifiserte former, mens det utviklet seg andre nukleære cel­ ler. Utviklingen har med andre ord skjedd via samarbeid mellom organismer. Det som kan bevise en slik påstand er at man har funnet DNA-molekylet i kloroplasten hos en del organismer hvor det foregår fotosyntese. Dette betyr at kloroplasten har utviklet seg fra cyanobakterien som ble tatt opp av andre celler og har beholdt noen av DNA-molekylene. Professor Margulis studerte også mikro­ biologiske samfunn i algetepper og fant ut at fotosyntesen i cyano­ bakterien frigjorde oksygen. Dette oksygenet fra cyanobakteriene gjorde det mulig for andre organismer å utvikle seg.

67

▲ Lynn Margulis er professor i biologi ved Boston University. Hennes teori går ut pa at komplekse celler inneholder stoffer fra andre, enklere celler. Margulis samarbeider na nært med James Lovelock.

68 Om noen hundre år ser man ikke kravet om forurensningsfrie aktiviteter som restriksjoner, men som naturlige forutsetninger

AD 2290 - rapport fra en miljøekspert Tenker vi oss 300 år fram i tiden vil en rapport fra en miljøforsker kanskje se omtrent slik ut: Mennesket hadde en ubøyelig trang til å utforske og kontrollere stadig nye områder, som i det 21. århundre førte til at de begynte å eksperimentere med sikte på installasjoner i de ugjestmilde omgivelser rundt jorden. Mange mislyktes, men etter hvert som det gikk bedre bygget de snart opp en ny tilværelse, først på Mars, og hundre år etter i fartøyer som ble sendt langt forbi solsystemets grenser. Forsøkene gikk ut på å utvikle metoder for å leve i flere generasjoner, under forhold som innbød til å fortsette reisen. Den erfaringen de fikk gjennom opphold over lengre tid i verdensrommet, med tilstrekkelig mat og ved god helse, fikk de også nytte av på jorden. Gamle oppfatninger om at resultater fra forsk­ ningen i verdensrommet aldri kunne løse problemer på jorden, ble forkastet og sett på som en stor misforståelse. Utviklingen i rommet nådde så langt at man til slutt hadde satellitter som overvåket hele jordover­ flaten, fra det øverste laget i atmosfæren til de dypeste forkastningene på havbunnen. Den minste forandring som skjedde, ble registrert og analysert. Man vurderte betydningen av forandringen, og bestemte hvilke tiltak som eventuelt måtte settes i verk. Miljøekspertene nøt stor respekt hos publikum, og tilhørte elitesjiktet på linje med de aller dyktigste legene. Miljøbransjen hadde store budsjetter å forvalte, og tiltrakk seg ofte de mest lovende blant unge forskere. I løpet av det 23. århundre hadde man så grundige kunnskaper om hele planeten at alle mulige konsekvenser et prosjekt kunne få for miljøet kunne kartlegges til minste detalj. Ikke noe ble tillatt satt i gang før man hadde fullstendig oversikt over konsekvensene. I dag blir alle detaljer i en utvik­ lingsplan nøyaktig analysert av datamaskiner. Her blir først de enkelte punktene i planen vurdert, og deretter sammenhengen og den gjensidige påvirk­ ningen mellom dem. Resultatene av analysene settes så inn i forskjellige sammenhenger. Slik ser vi hva følgene vil bli for nærmiljøet, for det regionale miljøet og til slutt for miljøet sett i globalt perspektiv. Dersom analysen forteller at planene vil ha uheldige virkninger for levende vesener mange år etter at de er satt ut i livet, må planene omarbeides. Denne nitide omtanken for menneskenes tradi­ sjoner og naturlige omgivelser oppfattes ikke som restriktiv, men som en naturlov. Det er den eneste måten vi kan hindre at utilsiktete manipulasjoner av miljøet fører til tørke og sult, eller at dårlig ingeniør­ arbeid resulterer i unødvendig forurensing. Dristige eksperimenter er likevel ikke forbudt, men de skal ikke gjennomføres på jorden.

90

60

30

0

30

60

90 0

30

60

90

120

150

180

150

120

90

60

30

0

90

90

60

60

30

30

0

► Ved det amerikanske National Oceanic and Atmospheric Administration har man laget en datamodell av klimaet pa jorden. Den viser effektene ved en fordobling av karbondioksidinnholdet i atmosfæren. Lufttemperaturen (malt i C) ved jordskorpen øker bade sommer (øverste figur) og vinter (figur nr. to). Fuktigheten i jorden (de to nederste figurene) faller i Sentral-Europa, SentralAsia (figur nr. 3) og Nord-Amerika om sommeren (nederste figur). Avansert datateknologi muliggjør detaljstudier og generelle studier av det komplekse klimaet pa jorden.

0

30

30

60

60

90 0

30

60

90

120

150

180

150

120

90

60

30

0

90

Nye måter å studere jorden på Ett enkelt system... Vitenskaper for jordovervåkning... En allmennvitenskapelig revolusjon... Satellittovervåkning... Verdenskatalogen... Datamodeller... Jordvisjoner... Bør vi forhindre en ny istid?... Kommende generasjoners perspektiver...

Jorden er en sammensatt masse av stein, smeltet jern, vann og gass sammen med en mengde levende organismer. Alt holdes sam­ men av tyngdekraften og varmes opp av radioaktivitet fra jordens indre, og strålingen fra solen. Jorden er dekket av et myldrende liv. Hvis man i tillegg forsøker å ta hensyn til alle de små og store forandringer som menneskene påfører sine omgivelser, får man inntrykk av at jorden er for komplisert til at noen kan fatte den totale sammenhengen. Dette er også grunnen til at forskere beskriver jorden i små av­ snitt ved å ta for seg utvalgte områder eller spesielle emner. Vi venter for eksempel ikke at en som er ekspert på pattedyr skal vite noe særlig om vulkaner, kunstig vanning, fødselsutvikling eller tømmerpriser, for den saks skyld, selv om dette er faktorer som kan være av avgjørende betydning for livet til løver og antiloper. Tradisjonelt er geografi den grenen av vitenskapen som har samlet trådene og gitt oss en oversikt som omfatter alt fra jordskjelv til atomkraftverk. Men i praksis er også geografiforskere spesialister. Uansett om forskere forstår det eller ikke, har jorden og menne­ skene som bor der, ett felles system. Et vulkanutbrudd i Stillehavet kan virke inn på været i Europa. Kobberprisene i London har be­ tydning for gruvepolitikken som føres i Sør-Afrika. En dårlig kaffehøst i Brasil kan føre til hungersnød i Afrika, dersom afrikanerne blir oppmuntret til å dyrke kaffe istedenfor korn. Og dersom kull og olje som brennes i Nord-Amerika fører til at karbondioksidinnholdet i luften øker, som igjen fører til at isen rundt Antarktis smel­ ter, stiger havet så mye over hele verden at det kan skape flom i Nederland, Bangladesh og andre lavlandsområder. ► Satellitter i rommet. De jager hverandre rundt kloden omtrent som hestene i en tivoli-karusell. Disse satellitte­ ne er plassert i en geostasjonær bane over Ekvator hvor de holder følge med jordrotasjonen. Satellittenes oppgaver i verdensrommet er a sende videre radiosignaler eller a foreta værobservasjoner. Satellitter er pa mange mater selve nøkkelen i den framtidige jordovervakningen av jorden.

Overvåkningen av jorden må bli bedre Helt fram til 1960-årene levde vi mennesker som om jorden var til for oss, og at vi kunne gjøre som vi ville med den - til tross for de revolusjonerende teoriene til både Kopernikus og Darwin. Da vi fikk se bilder av jorden sett fra verdensrommet, innså en del mennesker at jorden er en liten planet i en stor sammenheng. I dag vet vi at planeten forandres raskere enn noen gang og at årsakene til dette er mange. I framtiden vil bildene fra verdensrommet fortelle folk at deres daglige gjøremål er med på å holde i gang et komplekst og sårbart system som ikke er avhengig av menneskene, men som menneskene ikke kan klare seg uten. En rekke dommedagsprofeter mener fast og bestemt at vi snart vil tømme jordens ressurser, eller at forurensningen vil gjøre livet på planeten umulig. Optimistene på sin side sier at jorden er mer robust enn som så, og at vi med vår avanserte teknologi i det minste kan lette presset på jorden. Andre ser på politikken som den største faren, hvor uenighet om miljøproblemer kan føre til krig og uroligheter. Vitenskapen har enda ikke kommet så langt i for­ ståelsen av systemet vi alle er en del av at vi kan si hvem som er nærmest sannheten. Dersom planetens framtid er et spørsmål om styring, befinner vi oss i samme situasjon som når et barn blir satt til å føre et jetfly uten å vite det minste om hvilken funksjon alle bryterne og knappene har. Mer kunnskap må til - fort. Og det er vitenskapene som har med overvåkning av jorden å gjøre som vil utvikle seg raskt i de nærmeste 20 til 30 årene.

70 Kunstige jord-observasjonssatellitter og datamaskiner er redskaper som har revolusjonert den meteorologiske vitenskapen

▼ I Hormuz-stredet peker en spiss av den arabiske halvøya som et spyd mot Iran. Dette bildet, som er tatt fra romfergen «Colombia», viser et tørt landskap omgitt av hvirvelstrømmene i den Persiske Gulf. Området er strategisk viktig, og militært urolig. Stør­ stedelen av verdens oljefor­ bruk passerer dette stredet som last pa store oljetankere.

Planeten som en helhet Nye metoder for å se på jorden som en helhet, blir tilgjengelige nå som man virkelig har bruk for dem. I 1960-årene opplevde man en geologisk revolusjon. Forskerne ble klar over at vulkaner, jord­ skjelv, fjellmassiv og fordelingen av nyttige mineraler må forstås ved hjelp av tektonikk, som går ut på at det skjer stadige forandrin­ ger i jordskorpen. Den ytterste delen av jordskorpen består av be­ vegelige plater, som kalles kontinentalplater. All geologisk aktivitet skjer i grenseområdene mellom slike plater, og platenes bevegelser er et resultat av varmestrømninger i jordens indre. Både varme og trykk kan forplante seg tusenvis av kilometer i jordskorpen. 1970-årene var meteorologi-revolusjonens tiår, som førte til at man revurderte alt det man hadde funnet ut om de klimatiske forandringene fra istidene og fram til vår tid. Meteorologene ble faktisk tvunget til å gå med på at dagens klima er ustabilt, og at det fortsatt skjer forandringer. Etter hvert ble man også klar over at klimaet ble påvirket av menneskenes aktiviteter. Forbruket av olje og gass, all forurensningen, skogen som hogges ned, veibyg­ ging og bygging av hus over store områder, har nådd et slikt om­ fang at det nødvendigvis setter sine spor også når det gjelder kli­ mautviklingen. Det siste og foreløpig mest konstruktive elementet i den meteorologiske revolusjonen, er bruken av redskaper som kartlegger og tolker været over hele kloden. Et slikt redskap er jordsatellitten, som fra sin gunstige posisjon høyt over jorden kan formidle bilder av forskjellige værsystemer. Et annet er datamaski­ nen som i løpet av syttiårene ble utviklet til å foreta realistiske beregninger av været. Fra satellitter og andre kilder, som for eksempel ballonger, kom­ mer detaljerte væropplysninger som mates inn i store datamaski­ ner. Ved hjelp av disse opplysningene lager datamaskinen værmodeller for hele verden, slik at man kan se hvordan været blir flere dager på forhånd. På samme måte har man laget datamodeller over verdens klima som gjør det mulig å finne ut hvilke faktorer som påvirker klimaet og hvordan. Planter vil for eksempel forandre fargen på jordoverflaten. Det igjen påvirker mengden av sollys som fanges opp. Plantene suger fuktighet fra bakken og avgir den til luften, samtidig med at de produserer og forbruker forskjellige gas­ ser. På denne måten er plantene med på å forandre den kjemiske

▼ Like før vulkanutbruddet fra Mount Helens i Washington, USA, i 1980, ble dette bildet tatt fra et fly. Det ble brukt film som er følsom overfor infrarødt lys. Det gra midt pa bildet er selve vulkanfjellet. Skog og mark, som senere ble ødelagt, er dekket av aske. I teknikken som brukes ved slik fotografering, blir infrarød stråling automatisk omdannet til fargebilder enten fotografisk eller ved hjelp av datamaski­ ner. Vegetasjonen, som i vare øyne er grønn, blir rød pa slike fargebilder.

NYE MATER Å STUDERE JORDEN PA

▼ Ved hjelp av en amerikansk værsatellitt har man målt tem­ peraturene i Mexico-golfen og laget et kart hvor de blå områdene har lavest temperatur og de røde den høyeste temperaturen. Det oransje og røde beltet til høyre er Golfstrømmen, som presser seg gjennom Floridastredet og ut i Atlanterhavet. På grunn av jordrotasjonen bøyer strømmen av mot øst, og en del av vannmassene fordeler seg etter hvert i Norskehavet. Det er Golfstrømmen og de framherskende sørvestlige vindene som er årsaken til det milde klimaet i Nord-Europa. Golfstrømmen er på mange mater et typisk eksempel på at hele jorden er ett system. Til tross for store avstander har alt en fysisk eller biologisk sammenheng.

sammensetningen i luften. En del planter, spesielt trær, gir ly for vind, og beskytter jorden. Meteorologer som tok i bruk datamaskin for å beskrive klimaet, havnet hodestups inn i en rekke andre viten­ skaper. Resultatet ble et internasjonalt geosfære-biosfæreprosjekt, eller et såkalt globalt forandringsprogram. Den vellykkete kombinasjonen mellom satellitter og datamodel­ ler danner grunnlaget for våre detaljerte værmeldinger. Snart har man et kunnskapsnettverk som dekker alt fra de astronomiske og geologiske faktorene som har styrt utviklingen i millioner av år, til reaksjonsmønstrene hos de forskjellige genene i hver enkelt lille plante. En slik utvikling vil føre med seg en økologisk revolusjon, det vil si en revolusjon innen vitenskapen som undersøker sam­ kvemmet mellom levende vesener og deres fysiske og biologiske miljø. Denne revolusjonen fører til noen viktige endringer. For det første utvikler man bedre satellitter og bedre systemer for å analy­ sere fysiske og biologiske forhold overalt på jorden. I neste omgang lages det bedre modeller som forteller hvordan alt liv forholder seg til omgivelsene.

71

72 Ved hjelp av moderne teknikk kan man i løpet av en dag eller to lage kart som man tidligere brukte flere tiår på

Katalog over jordprosjektet (overvåking fra rommet) Basert på det globale forandringsprogrammet fra det internasjonale råd for vitenskapelige organisasjoner

Økosystemer på land Overflatealbedo (lyse og mørke toner) Overflatetemperatur Vegetasjonsdekke Fuktighet og fordampning fra planter Snøens utstrekning og snødybde Regnets og snøens hyppighet og intensitet

▲ Bildet viser detaljer fra et værsystem, nærmere bestemt vinder, slik de blir observert av en radar ved det amerikanske senteret for atmosfæriske un­ dersøkelser. De grønne og hvite områdene pa det første bildet er vind som blåser mot radaren. Bildet under er tatt bare noen minutter senere, og vi ser at vinden har snudd. Det har sammenheng med sterke nedadgående luftstrømmer.

Marine økosystemer Havfarger (grønne planter og sedimenter) Gasser i luften over havene Havtopografi Vindstyrke Havoverflatens temperatur Volum av is på land og i havet

Geologiske prosesser Jordtyper og endringer over tid Vulkanutbrudd og støvutvikling Sedimenter i kystfarvann Landskapstyper, dynamiske og permanente egenskaper

Jorden sett fra rommet Værsatellitter er det første steget mot jordovervåkning, og det er noe de fleste har direkte og praktisk nytte av. Vi har alle sett satel­ littbilder av skysystemer som ligger over landet på TV-skjermen. Men satellittene observerer mye mer enn bare skyer og stormsentre. I tillegg til temperaturer og en rekke andre forhold som har med været å gjøre, kan satellittene samle inn data om vegetasjon og jordsmonn. Andre satellitter, som den amerikanske Landsat og den franske SPOT, kartlegger jordoverflaten på forskjellige bølge­ lengder, både med synlig lys og med infrarøde stråler. Slike data danner grunnlaget for fargebilder av fjell, jord, vann og vegetasjon. To av satellitt-eksperimentene til USA har vært særlig vellykkete. Det gjelder Nimbus-7, en satellitt som studerte havområdene langs kysten og mengdene av enkelte gasser i stratosfæren, og Seasat, som i løpet av sin relativt korte og hektiske «karriere» observerte havoverflaten med radar og systematiserte mengder av data om vind, bølger og strømmer. Den europeiske satellitten ERS-1 er en etterfølger av Seasat, og skal i første rekke foreta radarundersøkelser av verdenshav, kystfarvann og polområdene. Radaren er et vel­ egnet instrument, siden den går gjennom skyene, men resultatene av studiene vil som alltid ved fjernobservasjoner, være avhengige av tolkning. Parallelt med informasjonene man får fra rommet, må man hele tiden kartlegge forholdene slik de faktisk er i de aktuelle områdene, og deretter sammenligne resultatene. Biologiske obser­ vatorier på bakken er altså nødvendige støttespillere for satellitter og meteorologiske måleredskaper. Mot slutten av 1990-årene venter forskerne bak det globale for­ andringsprogrammet at man har tatt i bruk mer avanserte værsatel­ litter over polene. Disse satellittene vil formidle daglige observasjo­ ner av vegetasjonen på land, plantelivet i havet, sammensetningen av og temperaturene i atmosfæren. De observerer også snø- og isforholdene i områdene og viser hvor mye varme jorden tar opp fra solstrålene, og hvor mye som reflekteres. Romstasjoner og forskningssatellitter bygger videre på jordobservasjonene, hvor og­ så radar og laserstråler etter hvert blir tatt i bruk. Selv med dagens observasjonsutstyr samler man inn opplysnin­ ger som er noe langt mer enn oversiktsbilder av enkelte partier av jordoverflaten. Ved hjelp av data fra satellittene kan ekspertene på få dager lage kart over små og store områder som det ville ta tiår å lage ved hjelp av konvensjonelle metoder. Norge har utvik­ let dataprogrammer som behandler data fra ERS-1 nesten samtidig med at dataene blir mottatt. Enkelte ganger dreier det seg om data som har vært kartlagt tidligere: man hadde allerede undersøkt to­ pografien på havbunnen da en slik datainnsamling ble satt i gang. Andre ganger er det snakk om nye oversikter, f.eks. kartlegging av fordampningskildene som skaper grunnlag for regn andre ste­ der. Data fra satellitter vil også ta med levende miljøer, og føre til en rask utvikling innen den økologiske vitenskapen.

A ► Den franske SPOT-satellitten gjorde slutt pa super­ maktenes monopol pa a framskaffe detaljerte bilder av jordoverflaten. Et SPOT-bilde av den sørlige delen av Frankrike (til høyre) viser Mid­ delhavet i nederste bildekant, og sumpene ved Camargue, hvor man finner bevere, flamingoer og kvegfarmer. Pa sin ferd mot havet deler Rhonen seg ved byen Arles. De rette strekene pa bildet er veier, jernbaner og kanaler, og vi kan ogsa skimte rullebanen pa en flyplass. Skog og mark skiller seg klart ut i forskjellige rødtoner. Ett enkelt bilde tatt fra rommet forteller oss mer om motsetninger i utnyttelsen av landområder enn flere ars studier foretatt pa bakken.

74 Ved å bruke økonomiske modeller på satellitt-data kan vi få fram omfattende bilder over verdenssystemene der menneskenes økologi også tas i betraktning

▲ Tsjernobyl i Sovjet fotogra­ fert fra den amerikanske Landsat like etter brannen som oppstod i reaktoren i 1986, og som forårsaket radio­ aktivt nedfall over hele Europa. Den røde prikken indikerer at den ødelagte reaktoren slipper ut radioakti­ ve stråler. Satellitter kan være til stor hjelp når det gjelder å avverge industriulykker eller naturkatastrofer.

Datamodeller i økologisk økonomi Utviklingen av økologisk teori har gått i rykk og napp. Tidligere beskrivelser av økokjeder, hvor små dyr lever av planter, og større dyr lever av de små dyrene, ble utvidet til å omfatte dynamiske systemer hvor populasjoner kunne bryte sammen på grunn av overflod av mat, for deretter å ta seg opp igjen. Andre undersøkel­ ser viste at artsmangfoldet og størrelsen på de største dyrene i et økosystem avhenger av hvor stort området er. Teoriene som leger brukte for å studere spredningen av epidemier blant mennesker, ble overført til naturen for å analysere spredning av pest og syk­ dommer blant ville dyr. Man fikk etter hvert økt kunnskap om sammenhengene mellom planter og dyr og deres samspill med de fysiske omgivelsene. Snart fant man en teori som var bedre egnet til å behandle data fra satellittene. Ved universitetet for landbruk, i Wageningen, Ne­ derland, hadde forskere stor suksess med datamodeller for jord­ bruksavlinger. Ved å legge inn opplysninger om sol, regn og tempe­ ratur, fortalte disse modellene hvor store avlingene ble. Som i tilfel­ let med værmeldingene ble utregningene foretatt steg for steg, der hver økning var avhengig av størrelsen på planten, og hvordan været hadde vært. Slike økologiske modeller kan brukes for å finne årsakene til små avlinger, og for å finne ut hvordan man skal klare å øke dem. I de tilfellene det dukker opp usikre forhold, kan det trekkes en foreløpig slutning som man tester på modellen for å finne ut om det virker. På denne måten bygges det opp en teoretisk ramme som stadig blir mer omfattende og mer presis. Til slutt har man kanskje utviklet en teori som beskriver alt fra den naturlige skogveksten til det genetiske systemet som styrer vekstprosessene i hver enkelt plante. Menneskelig økonomi er et annet vesentlig dynamisk system det må tas hensyn til når man skal se på forandringene som skjer i verden. I 1970-årene startet forsøkene med å få til dataprogram som skulle bli i stand til å gi oss et bilde av alle menneskelige

å Dette Landsat-bildet viser et område med rismarker i Pakistan, hvor risplantene og saltet slåss om herredømmet over de kunstig vannete jordene. Alt det røde pa bildet er risplanter, og de hvite feltene er områder som ikke lenger kan dyrkes på grunn av saltet som er avleiret som følge av den kunstige vanningen. Hovedkanalene i vanningsanlegget er synlige, og det er åpent vann i sentrum pa bildet. De fleste blir nærmest sjokkert når de ser slike bilder, og konklusjonen man kan trekke er at et vanningsanlegg må planlegges på en annen måte.

NYE MATER A STUDERE JORDEN PA

▲ Mennesket er ikke alene om a være klossete. Det gar fram av dette Landsat-bildet fra et område ved Kariba-sjøen i Zimbabwe. Øverst i høyre hjørne indikerer den kraftige rødfargen overflod av vegetasjon i et område uten elefanter. Gul- og oransjefargen pa den andre siden av kløften viser at elefantene har spist for mye og skadet vegetasjon.

aktiviteter og deres betydning. Til nå har man imidlertid ikke klart å utvikle noe program som gir tilfredsstillende resultat. Tanken på hva man kan oppnå ved å kombinere en slik økonomisk modell med data fra satellitter, skulle imidlertid være motivasjon god nok for det videre arbeidet på dette området. De aller enkleste modellene i denne kategorien viser at menne­ skene bruker mer brennstoff til oppvarming når det er kaldt, mens en avansert modell forteller oss at økt husbygging i Japan påvirker etterspørselen etter tropisk trevirke. Prisene på tropisk trevirke sti­ ger, og man feller mer skog i Vest-Afrika for å dekke behovet. Vekstmodeller viser i hvilken grad skogene tåler en slik hogstrate. Og klimamodellene kan gi svar på hvilken innvirkning det har på den lokale nedbøren i Vest-Afrika, og om vannet vil stige eller synke i de vestafrikanske havnene ved elveutløpene. Modellene koples sammen på denne måten, overvåkes og korrigeres kontinu­ erlig ved hjelp av satellittobservasjoner. Snart blir vi oppmerksom­ me på overraskende sammenhenger mellom naturforhold og resul­ tatene av menneskelig aktivitet. Et skip går på grunn i Kongoelven fordi tropiske tresorter er på mote i Tokyo.

75

76 Nye visjoner om jorden krever samme visdom som en jeger eller en bonde som skal jakte eller dyrke over hele kloden

► Vegetasjonen i Sahel i Afrika er borte. Jorden er blitt hard, slik at regnvannet renner bort. For a samle opp vann og hindre at det renner vekk, har innbyggerne i Burkina Faso brukt en tradisjonell metode. De bygger en hel del lange, lave steinmurer som demninger. Den kunnskap og erfaring de har tilegnet seg gjennom tidene betyr kanskje vel sa mye som den globale oversikten vi har skaffet oss gjennom forskning, satellitter og datamaskiner.

Hva de nye visjonene for jorden betyr for menneskelivet Bedre kunnskaper om verden fører ikke automatisk til bedre og mer hjertelige internasjonale forhold. Det blir jo lettere å finne ut hvem som forurenser, hvem som raserer naturressursene (som olje og tropeskoger) og hvem som slår seg opp på bekostning av andre. I land hvor det foregår aktiviteter som er skadelige for jorden, blir disse stoppet, dersom de ansvarlige er villige til å betale hva det koster. Det kan for eksempel tenkes at det er lettere å kontrollere bruken av klorfluorkarboner i aerosolbokser enn å prøve å begrense bruken av olje og kull. Når jorden etter hvert blir bedre og bedre overvåket, er det klart at dette får virkninger for militære forhold. I romfartsalderens to første tiår har militære «spion»-satellitter hele tiden kunnet følge med både Landsat og andre sivile satellitter i verdensrommet. Landsat og andre fjernsøkende satellitter skilte seg klart fra de mer søkende overvåkingssatellittene, eller «spionsatellittene» som hadde som oppgave å observere militære aktiviteter og virksomhet av strategisk betydning. Militære satellitter ble i første rekke brukt av de to supermaktene som begge ønsket å få oversikt over hverandres områder og våpenpark. Ved hjelp av de sivile satellittene kan man i dag også følge med eventuelle militære forflytninger av krigsskip, fly, tanks eller andre kjøretøy. Når slike bilder blir tilgjengelige overalt i verden, vil det være vanskelig for noe land å forberede og/eller gå til angrep på et annet land og samtidig beholde overraskelsesmomentet. Overvåkning fra rommet er en utvikling som kan være med på å redusere faren for krig i verden. For de aller fleste vil hovedeffekten av de nye visjonene om jorden være av psykologisk karakter. En ny vitenskap, økopsykologien, vil kanskje ta for seg alle oppfatninger, interesser, gleder og sorger mennesker og samfunn opplever som følge av kontakten med miljøet. Hvor mye av det totale bildet av en verden i konstant forandring et menneske er i stand til å oppfatte, og i hvilken grad dette påvirker hver enkelts handlinger og aktiviteter lokalt, kan bare tiden vise. Men de nye visjonene om jorden fører kanskje til en oppblomstring av den type visdom bønder og jegere er i besittelse av, men denne gangen med hele verden som utgangs­ punkt. Jegerne utviklet en kunnskapsrikdom om dyr og planter, fjell og sletter, værforhold og vannforsyning og om skiftende årsti­ der, og kunne overleve på et redusert livsgrunnlag, selv da forhol­ dene for slike samfunn forverret seg betraktelig etter utviklingen innen jordbruk og industri. Til tross for at bøndene må slite litt mer for sin viten, sitter de med en kunnskap om landet og livet der, som vitenskapen i alt for stor grad har ignorert i sitt arbeid. Bøndenes visdom kommer derimot ofte til uttrykk i lokale religio­ ner. De har tradisjonelt et godt minne som gjør at de husker ekstre­ me værsituasjoner eller sykdommer på avlinger som brakte sam­ funnet på sammenbruddets rand. Bøndenes mål er ikke størst muli­ ge avlinger år etter år, men å overleve på lang sikt. I værmeldingene som sendes på TV i de fleste land i Europa, ser vi ikke bare hvordan været blir hos oss selv, men også hvorfor. Bilder fra satellitter blir bearbeidet av datamaskiner, slik at vi kan se hvordan værsystemene kommer inn over oss med høytrykk og lavtrykk. Folk lærer seg etter hvert å tolke værbildene, på samme måte som man i gamle dager tolket skyformasjonene i horisonten for å finne ut hvordan været ville bli. Man kan også se for seg at været ikke blir slik man trodde, fordi et lavtrykk beveget seg raskere eller langsommere enn ventet, eller forandret retning. At det enkelte ganger blir et uvanlig vær, kan komme av at jetvinder leder lavtrykk inn på uvanlige veier, eller at lavtrykk ikke klarer å trenge gjennom et område med høytrykk.

▼ Kasserte kjøleskap i naturen - et bilde som sier mye om menneskets evner til å utvinne råstoff og energi fra jorden, arbeide intenst med materialene og få fram geniale produkt, som etter en stund havner som søppel i naturen. Ved å få alle til å forstå at vi er deler av et globalt system der alt er nøye tilpasset, kunne vi kanskje få bukt med slike tendenser.

NYE MÅTER Å STUDERE JORDEN PÅ

77

-4 Bildene avslører raseringen av tropeskogene i Brasil av to Landsat-bilder som er tatt med 5 ars mellomrom. Pa det øverste bildet ses en hovedvei og en hel del nye sideveier i skogen (rød). Det andre bildet er tatt bare 5 år etterpå. Det bla/hvite området er der hvor skogen er borte, og hvor jorden allerede er blitt ufruktbar.

78 Det er kanskje ikke så klokt å forhindre en ny istid, selv om tekniske og politiske hindringer skulle være ryddet av veien

▲ I vår tid (nederst) er det meste av isen på de nordlige kontinentene konsentrert rundt området ved Grønland. Under en istid (øverst) vokser isbreene slik at de også dekker mesteparten av NordAmerika og Europa. Selv i vår tid kan opp til 16 prosent av jordens havområder og land­ områder være dekket av is. Under en istid kunne dette tallet øke til oppunder 30 prosent. De av forfedrene våre som overlevde den siste istiden, klarte under den perioden å spre seg over hele verden.

En ny istid I framtiden kan økt respekt for kompleksiteten i jordens systemer føre til at man blir enda mer forsiktig med aktiviteter som kan forstyrre dem. Paradoksalt nok betyr det å «akseptere jorden slik den er» også at man må tolerere de forandringene som skjer i omgi­ velsene. En eventuell ny istid vil på mange måter bli en prøvestein for menneskenes holdninger i så måte. Den geologiske perioden vi nå er inne i, begynte for rundt to millioner år siden. Den kjenne­ tegnes ved at jorden er inne i en istidstilstand. Deler av Canada, Skandinavia og andre kontinenter i nord ligger under is. Jordens varierende rotasjon rundt solen gjør at det tidvis blir så varmt på jorden at all snø og is forsvinner. Det er innledningen til varme perioder på rundt 10 000 år. I en av mellom-istidene utviklet menneskene siviliserte samfunn med jordbruk og industri. Spørsmålet er om vi nå går mot slutten av denne perioden. Dersom innholdet av karbondioksid i luften fortsatt øker som følge av menneskenes aktiviteter, vil klimaet på jorden bli enda varmere. Dette kan framskynde den neste istiden med et par hundre år. Før eller siden vil imidlertid jorden reagere på mindre solskinn om sommeren i nord, og snøen vil bli liggende lenger, for til slutt å ligge hele året enkelte steder. Spørsmålet som naturlig nok stilles i vår teknologiske tidsalder, er hvordan vi kan slippe unna en ny istid. Kreativiteten er stor, viser det seg, og man har for eksempel foreslått å male all is svart, eller å montere store speil som kretser over isen og forsterker sol­ strålene. De tekniske sidene taler for seg selv, men fullt så enkelt er det ikke å tenke seg at verdens befolkning skal komme fram til en løsning alle går inn for. En slik felles løsning er vanskelig fordi de ulike landene ikke berøres likt verken av naturlige klima­ forandringer eller tiltak menneskene setter i gang. Skulle vi likevel klare å løse de tekniske og politiske sidene ved en slik oppgave, er det slett ikke sikkert at det er så klokt å unngå en ny istid. Det er nemlig tvilsomt om vi klarer å komme forbi at isen ved polene smelter slik at de flateste landområdene i verden kommer under vann. Mer grunnleggende kan en istid ses på som en fornyelsesprosess for jorden. Isen skurer fjellene og danner ny, grøderik jord. Havet stiger og danner ny kyststlinje med nye, rene sandstrender. Istiden er en prøvelse for alle levende vesener, men arktiske dyrearter som nå er i ferd med å bli utryddet vil oppleve en hardt tiltrengt økning i bestandene. For oss mennesker vil en ny istid forandre alle politiske og økonomiske forhold i verden til fordel for de som lever under tropiske himmelstrøk. Det nye synet på jorden er svært omfattende både i tid og rom. I et langsiktig perspektiv er menneskene barn av de siste istidene. De dramatiske endringene som har skjedd i klimaet de siste to millioner årene, har drevet utviklingen framover på en måte som har kommet ressurssterke arter til gode. For 50 000 år siden dukket våre snakkende forgjengere Homo sapiens (også kalt Cro Magnonmennesket) opp, og måtte klare seg gjennom den verste perioden av siste istid for cirka 20 000 år siden. Disse menneskene var jegere og samlere, og trivdes til og med i det kalde islandskapet i Europa. De dyrket både teknikk og kunst, og i Lascaux i Frankrike viser hulemalerier fra denne perioden at de behersket det like godt som sine etterkommere. Dette er faktorer man må ta hensyn til når man skal bestemme hvordan vi forholder oss til istidene i århundrene som ligger fram­ for oss. Sammenlignet med forfedrene våre har vi enorme teknolo­ giske fordeler som gjør at vi kan overleve en istid uten for store vanskeligheter. Istidene betyr en kanskje nødvendig forandring i det mangfoldige livet på jorden.

▼ Dette fotografiet kunne vært et sommerbilde tatt i New York City eller London under en istid, men det er ikke mer skremmende enn et tilfeldig bilde fra dagens Island. Om etterkommerne vare skal akseptere at det kommer en ny istid, eller om de skal sette inn alle teknologiske krefter for a unnga den, vil bli et hovedtema for diskusjon i arene som kommer.

NYE MATER A STUDERE JORDEN PA

► Maya-folkets by,Tikal, varden største byen i Sentral-Amerika for rundt 1500 år siden. Gjennom flere hundre år drev mayaene et moderne jordbruk med blant annet demninger og kanaler over store omrader. Men en dag var det noe som sviktet, og jungelen tok tilbake herredømmet over områdene. Heller ikke i dag finnes det noen byer i verden som er garantert evig liv.

79

80 Menneskene er lite villige til å gripe inn i naturens orden, for eksempel ved å endre sollysets styrke eller havstrømmenes retning

Vil menneskets rovdrift pa jorden og naturressursene bli sa voldsom at planeten kvitter seg med oss som en sykdom den vil bekjempe? Eller vil mennesket redusere antallet av innbyggere pa kloden og kravene til omgivelsene, siik at det sjeldne livet pa planeten jorden midt i universets ørken kan overleve?

Mindre teknikk, mer forståelse Et nytt syn på jorden innebærer en rekke motset­ ninger når det gjelder menneskelige interesser. Det er en sammenheng mellom gener og fjell, mellom værforhold og priser. For å kunne bli bedre kjent med jorden, må vi bli bedre kjent med oss selv. Menneskene er produkter av planetenes lange historie, på samme måte som fiskene og elvene. Menneskenes hudfarge gjenspeiler klimaet forfedrene våre levde under. Hvilke perspektiver på det globale miljøet har vi om 300 år? Opplysninger og bilder fra satellitter og analyser av disse vil med en gang avsløre for alle at en forurensningsulykke ved en elvemunning har ødelagt en viktig bakterie, eller at et romskip som er sendt ut i rommet har etterlatt nitrogenoksider i atmosfæren. Bilder av jorden vil tydelig vise underet som skjer hver eneste vår, når plantenes fysiske og biologiske system sammen forbereder en ny sommer der alt skal spire og gro. Virksomheten i verdensrommet kan få endel merkelige negative følger. Parallelt med at noen av våre artsfrender er opptatt med å forandre Mars og bygge stasjoner i verdensrommet, eller utvikle rakettbatterier til vern mot kometer fra rommet,

motsetter andre seg å gripe inn mot solen eller å lage vanningsanlegg i ørkenen, enda dette teknisk sett er fullt mulig. Fra en slik ekstremt konservativ holdning kan det utvikle seg en viss fare og frykt for at selv ikke de mest avanserte datamodellene kan klare å forutsi følgene av menneskelige forandringer. Etter hvert som disse modellene delvis og i mange tilfeller avslører alle de innviklete forholdene i miljøet rundt oss, vil det dukke opp nye områder vi ikke vet noe om. Til slutt lammes menneskets vilje til å gjøre noe med miljøet. Ser vi dette fra en positiv synsvinkel, betyr det at man aksepterer jorden slik den er, med det enorme mangfoldet av arter som finnes både i dyreog planteverdenen. Disse er mer varierte og derfor av større verdi for oss enn tilfellet ville ha vært dersom alt var tilpasset et godt utbygd og intensivt jordbruk. Folk i ørkenog fjellområder eller i kalde strøk, setter pris på om­ givelsene sine fordi miljøet er slik det er, med et spesielt klima og en særegen natur. De holder jordbruket på et så lavt nivå som mulig for å dekke sine moderate behov, og av tekniske hjelpemidler bruker de bare det mest nødvendige.

Naturkatastrofer Natrukatastrofer er en del av menneskets generelle livsvilkår... Naturkatastrofer sammenlignet med ulykker som skyldes menneskets aktiviteter... Dempe virkningene av storm... Klimaforandringer på lang sikt... Forholdsregler mot jordskjelv... Jorden som mål for meteorer... Vulkanekspertenes bekymringer... Utsikter for kontroll av vær og klima

j